Flying-cat parity checks for quantum error correction
Notice bibliographique
Résumé
Long range, multiqubit parity checks have applications in both quantum error correction and measurement-based entanglement generation. Such parity checks could be performed using qubit-state-dependent phase shifts on propagating pulses of light described by coherent states <a:math xmlns:a="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><a:mrow><a:mo>|</a:mo><a:mi>α</a:mi><a:mo>〉</a:mo></a:mrow></a:math> of the electromagnetic field. We consider “flying-cat” parity checks based on an entangling operation that is quantum nondemolition for Schrödinger's cat states <b:math xmlns:b="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><b:mrow><b:mrow><b:mo>|</b:mo><b:mi>α</b:mi><b:mo>〉</b:mo></b:mrow><b:mo>±</b:mo><b:mrow><b:mo>|</b:mo><b:mrow><b:mo>−</b:mo><b:mi>α</b:mi></b:mrow><b:mo>〉</b:mo></b:mrow></b:mrow></b:math>. This operation encodes parity information in the phase of maximally distinguishable coherent states <c:math xmlns:c="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><c:mrow><c:mo>|</c:mo><c:mrow><c:mo>±</c:mo><c:mi>α</c:mi></c:mrow><c:mo>〉</c:mo></c:mrow></c:math>, which can be read out using a phase-sensitive measurement of the electromagnetic field. In contrast to many implementations, where single-qubit errors and measurement errors can be treated as independent, photon loss during flying-cat parity checks introduces errors on physical qubits at a rate that is anticorrelated with the probability for measurement errors. We analyze this trade-off for three-qubit parity checks, which are a requirement for universal fault-tolerant quantum computing with the subsystem surface code. We further show how a six-qubit entangled “tetrahedron” state can be prepared using these three-qubit parity checks. The tetrahedron state can be used as a resource for controlled quantum teleportation of a two-qubit state or as a source of shared randomness with potential applications in three-party quantum key distribution. Finally, we provide conditions for performing high-quality flying-cat parity checks in a state-of-the-art circuit QED architecture, accounting for qubit decoherence, internal cavity losses, and finite-duration pulses, in addition to transmission losses. Published by the American Physical Society 2024
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,006 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».