O $2T$-qutrit, um Qutrit Bosônico de dois modos

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Inria Paris, França

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Os computadores quânticos geralmente manipulam qubits físicos codificados em sistemas quânticos de dois níveis. Os códigos qubit bosônicos partem dessa ideia codificando informações em um subespaço bem escolhido de um espaço Fock de dimensão infinita. Este espaço físico maior fornece uma proteção natural contra imperfeições experimentais e permite que códigos bósônicos contornem resultados proibidos que se aplicam a estados restritos por um espaço de Hilbert bidimensional. Um qubit bosônico geralmente é definido em um único modo bosônico, mas faz sentido procurar versões multimodo que possam exibir melhor desempenho.
Neste trabalho, com base na observação de que o código gato vive no espaço de estados coerentes indexados por um subgrupo finito dos números complexos, consideramos uma generalização de dois modos vivendo no espaço de 24 estados coerentes indexados pelo grupo tetraédrico binário $ 2T $ dos quatérnios. O $2T$-qutrit resultante naturalmente herda as propriedades algébricas do grupo $2T$ e parece ser bastante robusto no regime de baixa perda. Iniciamos seu estudo e identificamos estabilizadores e alguns operadores lógicos para este código bosônico.

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@article{Denys2023tqutrittwomode, doi = {10.22331/q-2023-06-05-1032}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-06-05-1032}, título = {The { $2T$}-qutrit, um qutrit bosônico de dois modos}, autor = {Denys, Aur{'{e}}lie e Leverrier, Anthony}, diário = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, publisher = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {7}, páginas = {1032}, mês = junho, ano = {2023} }

► Referências

[1] Victor V. Albert, Kyungjoo Noh, Kasper Duivenvoorden, Dylan J. Young, RT Brierley, Philip Reinhold, Christophe Vuillot, Linshu Li, Chao Shen, SM Girvin, Barbara M. Terhal e Liang Jiang. Desempenho e estrutura de códigos bosônicos monomodo. Física Rev. A, 97: 032346, março de 2018. 10.1103/PhysRevA.97.032346. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.97.032346.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[2] Victor V Albert, Shantanu O Mundhada, Alexander Grimm, Steven Touzard, Michel H Devoret e Liang Jiang. Pair-cat codes: correção autônoma de erros com não linearidade de baixa ordem. Quantum Science and Technology, 4 (3): 035007, jun 2019. 10.1088/2058-9565/ab1e69. URL https://dx.doi.org/10.1088/2058-9565/ab1e69.
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab1e69

[3] Marcel Bergmann e Peter van Loock. Correção de erro quântico contra perda de fótons usando estados de meio-dia. Física Rev. A, 94: 012311, julho de 2016a. 10.1103/PhysRevA.94.012311. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.94.012311.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.012311

[4] Marcel Bergmann e Peter van Loock. Correção de erros quânticos contra perda de fótons usando estados cat multicomponentes. Física Rev. A, 94: 042332, outubro de 2016b. 10.1103/PhysRevA.94.042332. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.94.042332.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.042332

[5] Mario Berta, Francesco Borderi, Omar Fawzi e Volkher B Scholz. Hierarquias de programação semidefinidas para otimização bilinear restrita. Mathematical Programming, 194 (1): 781–829, 2022. 10.1007/s10107-021-01650-1.
https://doi.org/10.1007/s10107-021-01650-1

[6] Samuel L. Braunstein e Peter van Loock. Informação quântica com variáveis contínuas. Rev. Mod. Phys., 77: 513–577, junho de 2005. 10.1103/RevModPhys.77.513. URL https://doi.org/10.1103/RevModPhys.77.513.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.77.513

[7] Conde T. Campbell. Computação quântica tolerante a falhas aprimorada em sistemas de nível $d$. Física Rev. Lett., 113: 230501, dez 2014. 10.1103/PhysRevLett.113.230501. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.230501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.230501

[8] Earl T. Campbell, Hussain Anwar e Dan E. Browne. Destilação de estado mágico em todas as dimensões primárias usando códigos quânticos de reed-muller. Física Rev. X, 2: 041021, dez 2012. 10.1103/PhysRevX.2.041021. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevX.2.041021.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.2.041021

[9] Christopher Chamberland, Kyungjoo Noh, Patricio Arrangoiz-Arriola, Earl T. Campbell, Connor T. Hann, Joseph Iverson, Harald Putterman, Thomas C. Bohdanowicz, Steven T. Flammia, Andrew Keller, Gil Refael, John Preskill, Liang Jiang, Amir H. Safavi-Naeini, Oskar Pintor, e Fernando GSL Brandão. Construindo um computador quântico tolerante a falhas usando códigos cat concatenados. PRX Quantum, 3: 010329, fev 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.010329. URL https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010329.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010329

[10] Isaac L. Chuang e Yoshihisa Yamamoto. Computador quântico simples. Física Rev. A, 52: 3489–3496, novembro de 1995. 10.1103/PhysRevA.52.3489. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.52.3489.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.3489

[11] Isaac L. Chuang, Debbie W. Leung e Yoshihisa Yamamoto. Códigos quânticos bosônicos para amortecimento de amplitude. Física Rev. A, 56: 1114–1125, agosto de 1997. 10.1103/PhysRevA.56.1114. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.56.1114.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.1114

[12] PT Cochrane, GJ Milburn e WJ Munro. Estados de superposição quântica macroscopicamente distintos como um código bosônico para amortecimento de amplitude. Física Rev. A, 59: 2631–2634, abril de 1999. 10.1103/PhysRevA.59.2631. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.59.2631.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.59.2631

[13] Jonathan Conrad, Jens Eisert e Francesco Arzani. Códigos Gottesman-Kitaev-Preskill: Uma perspectiva de rede. Quantum, 6: 648, 2022. 10.22331/q-2022-02-10-648.
https://doi.org/10.22331/q-2022-02-10-648

[14] HSM Coxeter. Polítopos Complexos Regulares. Cambridge University Press, Cambridge, 1991.

[15] Andrew S. Fletcher, Peter W. Shor e Moe Z. Win. Recuperação ótima de erros quânticos usando programação semidefinida. Física Rev. A, 75: 012338, janeiro de 2007. 10.1103/PhysRevA.75.012338. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.75.012338.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012338

[16] Daniel Gottesman, Alexei Kitaev e John Preskill. Codificando um qubit em um oscilador. Física Rev. A, 64: 012310, junho de 2001. 10.1103/PhysRevA.64.012310. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.64.012310.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

[17] Arne L. Grimsmo e Shruti Puri. Correção de erros quânticos com o código Gottesman-Kitaev-Preskill. PRX Quantum, 2: 020101, Jun 2021. 10.1103/PRXQuantum.2.020101. URL https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.020101.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020101

[18] Arne L. Grimsmo, Joshua Combes e Ben Q. Baragiola. Computação quântica com códigos bosônicos de rotação simétrica. Física Rev. X, 10: 011058, março de 2020. 10.1103/PhysRevX.10.011058. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevX.10.011058.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011058

[19] Jérémie Guillaud e Mazyar Mirrahimi. Qubits cat de repetição para computação quântica tolerante a falhas. Física Rev. X, 9: 041053, dez 2019. 10.1103/PhysRevX.9.041053. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.041053.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.041053

[20] Jim Harrington e John Preskill. Taxas atingíveis para o canal quântico gaussiano. Física Rev. A, 64: 062301, novembro de 2001. 10.1103/PhysRevA.64.062301. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.64.062301.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.062301

[21] Shubham P Jain, Joseph T Iosue, Alexander Barg e Victor V Albert. Códigos esféricos quânticos. pré-impressão arXiv arXiv:2302.11593, 2023.
arXiv: 2302.11593

[22] Emanuel Knill, Raymond Laflamme e Gerald J Milburn. Um esquema para computação quântica eficiente com óptica linear. Nature, 409 (6816): 46–52, 2001. 10.1038 / 35051009.
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35051009

[23] Anirudh Krishna e Jean-Pierre Tillich. Rumo à destilação de estado mágico de baixa sobrecarga. Física Rev. Lett., 123: 070507, agosto de 2019. 10.1103/PhysRevLett.123.070507. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.070507.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.070507

[24] Felipe Lacerda, Joseph M. Renes e Volkher B. Scholz. Constelações de estado coerente e códigos polares para canais gaussianos térmicos. Física Rev. A, 95: 062343, junho de 2017. 10.1103/PhysRevA.95.062343. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.95.062343.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.062343

[25] Ludovico Lami e Mark M Wilde. Solução exata para as capacidades quânticas e privadas dos canais de defasagem bosônica. Nature Photonics, 2023. 10.1038/s41566-023-01190-4.
https://doi.org/10.1038/s41566-023-01190-4

[26] Ulf Leonhardt. Física quântica de instrumentos ópticos simples. Reports on Progress in Physics, 66 (7): 1207, 2003. 10.1088/0034-4885/66/7/203.
https://doi.org/10.1088/0034-4885/66/7/203

[27] Peter Leviant, Qian Xu, Liang Jiang e Serge Rosenblum. Capacidade quântica e códigos para o canal de defasagem de perda bosônica. Quantum, 6: 821, setembro de 2022. ISSN 2521-327X. 10.22331/q-2022-09-29-821. URL https://doi.org/10.22331/q-2022-09-29-821.
https://doi.org/10.22331/q-2022-09-29-821

[28] H.-A. Loeliger. Conjuntos de sinais combinados com grupos. IEEE Transactions on Information Theory, 37 (6): 1675–1682, 1991. 10.1109/18.104333.
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.104333

[29] Marios H. Michael, Matti Silveri, RT Brierley, Victor V. Albert, Juha Salmilehto, Liang Jiang e SM Girvin. Nova classe de códigos de correção de erros quânticos para um modo bosônico. Física Rev. X, 6: 031006, julho de 2016. 10.1103/PhysRevX.6.031006. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevX.6.031006.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.031006

[30] Mazyar Mirrahimi, Zaki Leghtas, Victor V Albert, Steven Touzard, Robert J Schoelkopf, Liang Jiang e Michel H Devoret. Cat-qubits protegidos dinamicamente: um novo paradigma para a computação quântica universal. New Journal of Physics, 16 (4): 045014, abr 2014. 10.1088/1367-2630/16/4/045014. URL https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/4/045014.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/4/045014

[31] J. Niset, UL Andersen e NJ Cerf. Código de correção de apagamento quântico experimentalmente viável para variáveis contínuas. Física Rev. Lett., 101: 130503, set 2008. 10.1103/PhysRevLett.101.130503. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.130503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.130503

[32] Murphy Yuezhen Niu, Isaac L. Chuang e Jeffrey H. Shapiro. Códigos de correção de erros quânticos bosônicos com eficiência de hardware baseados em operadores de simetria. Física Rev. A, 97: 032323, março de 2018. 10.1103/PhysRevA.97.032323. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.97.032323.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032323

[33] Kyungjoo Noh, Victor V. Albert e Liang Jiang. Limites de capacidade quântica de canais de perda térmica gaussiana e taxas alcançáveis com códigos Gottesman-Kitaev-Preskill. IEEE Transactions on Information Theory, 65 (4): 2563–2582, 2019. 10.1109/TIT.2018.2873764.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2873764

[34] B. O'Donoghue, E. Chu, N. Parikh e S. Boyd. Otimização cônica via divisão do operador e incorporação homogênea autodual. Journal of Optimization Theory and Applications, 169 (3): 1042–1068, junho de 2016. URL http://stanford.edu/ boyd/papers/scs.html.
http:///stanford.edu/~boyd/papers/scs.html

[35] B. O'Donoghue, E. Chu, N. Parikh e S. Boyd. SCS: Solucionador cônico de divisão, versão 2.0.2. https:///github.com/cvxgrp/scs, novembro de 2017.
https:///github.com/cvxgrp/scs

[36] Yingkai Ouyang e Rui Chao. Códigos quânticos de excitação constante invariantes de permutação para amortecimento de amplitude. IEEE Transactions on Information Theory, 66 (5): 2921–2933, 2020. 10.1109/TIT.2019.2956142.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2956142

[37] Shruti Puri, Lucas St-Jean, Jonathan A. Gross, Alexander Grimm, Nicholas E. Frattini, Pavithran S. Iyer, Anirudh Krishna, Steven Touzard, Liang Jiang, Alexandre Blais, Steven T. Flammia e SM Girvin. Portões de preservação de polarização com qubits de gato estabilizados. Science Advances, 6 (34): eaay5901, 2020. 10.1126/sciadv.aay5901. URL https://www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.aay5901.
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aay5901

[38] TC Ralph, A. Gilchrist, GJ Milburn, WJ Munro e S. Glancy. Computação quântica com estados ópticos coerentes. Física Rev. A, 68: 042319, outubro de 2003. 10.1103/PhysRevA.68.042319. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.68.042319.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.68.042319

[39] TC Ralph, AJF Hayes e Alexei Gilchrist. Qubits ópticos tolerantes a perdas. Física Rev. Lett., 95: 100501, agosto de 2005. 10.1103/PhysRevLett.95.100501. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.100501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.100501

[40] M. Reimpell e RF Werner. Otimização iterativa de códigos de correção de erros quânticos. Física Rev. Lett., 94: 080501, mar 2005. 10.1103/PhysRevLett.94.080501. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.080501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.080501

[41] Alessio Serafini. Variáveis contínuas quânticas: uma cartilha de métodos teóricos. Imprensa CRC, 2017.

[42] David Slepian. Códigos de grupo para o canal gaussiano. Bell System Technical Journal, 47 (4): 575–602, 1968. https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1968.tb02486.x. URL https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/j.1538-7305.1968.tb02486.x.
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1968.tb02486.x

[43] BM Terhal, J Conrad e C Vuillot. Rumo à correção de erros quânticos bosônicos escalável. Quantum Science and Technology, 5 (4): 043001, jul 2020. 10.1088/2058-9565/ab98a5. URL https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab98a5.
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab98a5

[44] Allan DC Tosta, Thiago O Maciel, and Leandro Aolita. Grande unificação de códigos de variáveis contínuas. pré-impressão arXiv arXiv:2206.01751, 2022.
arXiv: 2206.01751

[45] Christophe Vuillot, Hamed Asasi, Yang Wang, Leonid P. Pryadko e Barbara M. Terhal. Correção de erros quânticos com o código tórico Gottesman-Kitaev-Preskill. Física Rev. A, 99: 032344, março de 2019. 10.1103/PhysRevA.99.032344. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.99.032344.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.032344

[46] Yuchen Wang, Zixuan Hu, Barry C Sanders e Saber Kais. Qudits e computação quântica de alta dimensão. Frontiers in Physics, 8: 589504, 2020. 10.3389/fphy.2020.589504.
https: / / doi.org/ 10.3389 / fphy.2020.589504

[47] Wojciech Wasilewski e Konrad Banaszek. Protegendo um qubit óptico contra perda de fótons. Física Rev. A, 75: 042316, abril de 2007. 10.1103/PhysRevA.75.042316. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.75.042316.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.042316

[48] Christian Weedbrook, Stefano Pirandola, Raúl García-Patrón, Nicolas J. Cerf, Timothy C. Ralph, Jeffrey H. Shapiro e Seth Lloyd. Informação quântica gaussiana. Rev. Mod. Phys., 84: 621–669, maio de 2012. 10.1103/RevModPhys.84.621. URL https://doi.org/10.1103/RevModPhys.84.621.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

Citado por

[1] Shubham P. Jain, Joseph T. Iosue, Alexander Barg e Victor V. Albert, “Quantum spherical codes”, arXiv: 2302.11593, (2023).

As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2023-06-05 13:20:52). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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Fonte: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-06-05-1032/

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