مقاله محاسبات کوانتومی بوزونی کارآمد سخت افزاری با قابلیت تشخیص از دست دادن تک فوتون

چکیده

Bosonic systems, which have large internal degrees of freedom, offer the potential to create quantum bits with error detection and error correction capabilities. This property is particularly advantageous for near-term quantum computers, where the number of qubits is severely constrained. However, there is still room for improvement in terms of hardware efficiency. They still entail the use of ancillary qubits for various state manipulations, including gate operations. Additionally, complex operations are often required to perform a number of operations. Here, we propose a method to use Kerr non-linear resonators for near-term bosonic quantum computation with the capability of detecting single-photon loss, which requires simple pulse operations without ancillary qubits. By adopting the $02$ code, and we can perform the $X$ rotation, $Z$ rotation, and controlled-phase gate for logical qubits. Our results pave the way for practical bosonic quantum computation.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

سیستم های بوزونیک ، که دارای درجه های داخلی بزرگی از آزادی هستند ، پتانسیل ایجاد بیت های کوانتومی را با قابلیت تشخیص خطا و قابلیت تصحیح خطا ارائه می دهند.این خاصیت به ویژه برای رایانه های کوانتومی نزدیک مدت ، جایی که تعداد Qubits به شدت محدود است ، سودمند است.با این حال ، هنوز هم از نظر بهره وری سخت افزار جایی برای بهبود وجود دارد.آنها هنوز مستلزم استفاده از زبانه های جانبی برای دستکاری های مختلف ایالتی از جمله عملیات دروازه هستند.علاوه بر این ، عملیات پیچیده اغلب برای انجام تعدادی از عملیات مورد نیاز است.در اینجا ، ما روشی را برای استفاده از طنین اندازهای غیر خطی KERR برای محاسبه کوانتومی بوسونی نزدیک به مدت با توانایی تشخیص از دست دادن تک فوتون ، که نیاز به عملیات پالس ساده و بدون کمکی های جانبی دارد ، پیشنهاد می کنیم.با اتخاذ کد 02 $ $ ، و می توانیم چرخش X $ $ ، چرخش $ Z $ و دروازه فاز کنترل شده را برای Qubits منطقی انجام دهیم.نتایج ما راه را برای محاسبات کوانتومی بوزونی عملی هموار می کند.