Відділ національних суперкомп’ютерів, Корейський інститут науково-технічної інформації, Теджон 34141, Республіка Корея
Вам цей документ цікавий чи ви хочете обговорити? Скайте або залиште коментар на SciRate.
абстрактний
Ми характеризуємо квантову заплутаність реалістичних двокубітових сигналів, чутливих до шумів заряду. Наш робочий приклад — часовий відгук, згенерований платформою кремнієвих подвійних квантових точок (DQD), де однокубітне обертання та двокубітна операція контрольованого НЕ виконуються послідовно в часі для генерації довільних заплутаних станів. Щоб охарактеризувати заплутаність двокубітових станів, ми використовуємо підхід граничної операційної квазіімовірності (OQ), який допускає негативні значення функції ймовірності, якщо даний стан заплутаний. У той час як шум заряду, який є всюдисущим у напівпровідникових пристроях, серйозно впливає на логічні операції, реалізовані на платформі DQD, викликаючи значне погіршення точності унітарних операцій, а також двокубітні стани, виявляється шаблон у OQ-керованій силі заплутування бути цілком інваріантним, що вказує на те, що ресурс квантової заплутаності суттєво не порушується, хоча фізична система піддається впливу флуктуацій, викликаних шумом, в обмінній взаємодії між квантовими точками.
Популярне резюме
► Дані BibTeX
► Список літератури
[1] Ришард Городецький, Павло Городецький, Міхал Городецький та Кароль Городецький. «Квантова заплутаність». Rev. Mod. фіз. 81, 865–942 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865
[2] Ніколас Бруннер, Даніель Кавальканті, Стефано Піроніо, Валеріо Скарані та Стефані Венер. “Нелокальність Белла”. Rev. Mod. фіз. 86, 419–478 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419
[3] Чарльз Х. Беннетт, Жиль Брассар, Клод Крепо, Річард Йоза, Ашер Перес і Вільям К. Вуттерс. «Телепортація невідомого квантового стану через подвійний класичний канал і канал Ейнштейна-Подольського-Розена». фіз. Преподобний Летт. 70, 1895–1899 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895
[4] П. В. Шор. “Алгоритми для квантових обчислень: дискретні логарифми та розкладання на множники”. У матеріалах 35-го щорічного симпозіуму з основ інформатики. Сторінки 124–134. (1994).
https:///doi.org/10.1109/SFCS.1994.365700
[5] Чанхюп Лі, Бенджамін Лоурі, Рафаель Пузер, Кванг-Геол Лі, Карстен Рокштуль і Марк Тейм. «Квантові плазмонічні датчики». Chemical Reviews 121, 4743–4804 (2021).
https:///doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c01028
[6] Френк Аруте, Кунал Ар’я та Раян Беббуш ${et}$ ${al}$. «Квантова перевага за допомогою програмованого надпровідного процесора». Nature 574, 505–510 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5
[7] Гері Дж. Муні, Чарльз Д. Хілл і Ллойд К. Л. Холленберг. «Заплутаність у 20-кубітному надпровідному квантовому комп’ютері». Наукові звіти 9, 13465 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41598-019-49805-7
[8] І. Погорєлов, Т. Фельдкер, Ч. D. Marciniak, L. Postler, G. Jacob, O. Krieglsteiner, V. Podlesnic, M. Meth, V. Negnevitsky, M. Stadler, B. Höfer, C. Wächter, K. Lakhmanskiy, R. Blatt, P. Шиндлера та Т. Монца. «Компактний демонстратор квантових обчислень з іонною пасткою». PRX Quantum 2, 020343 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020343
[9] С. Дебнат, Н. М. Лінке, К. Фіггатт, К. А. Ландсман, К. Райт і К. Монро. «Демонстрація невеликого програмованого квантового комп’ютера з атомними кубітами». Nature 536, 63–66 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature18648
[10] К. Райт, К. М. Бек, С. Дебнат, Дж. М. Аміні, Ю. Нам, Н. Гжесяк, Дж. С. Чен, Н. К. Пісенті, М. Хмілевскі, К. Коллінз, К. М. Худек, Дж. Мізрахі, Дж. Д. Вонг-Кампос, С. Аллен, Дж. Апісдорф, П. Соломон, М. Вільямс, А. М. Дюкор, А. Блінов, С. М. Крейкемайер, В. Чаплін, М. Кісан, Ч. Монро, Дж. Кім. «Порівняльний аналіз 11-кубітового квантового комп’ютера». Nature Communications 10, 5464 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13534-2
[11] Т. Ф. Уотсон, SGJ Philips, E. Kawakami, DR Ward, P. Scarlino, M. Veldhorst, DE Savage, MG Lagally, Mark Friesen, SN Coppersmith, MA Eriksson та LMK Vandersypen. «Програмований двокубітний квантовий процесор у кремнії». Nature 555, 633–637 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature25766
[12] M. Steger, K. Saeedi, MLW Thewalt, JJL Morton, H. Riemann, NV Abrosimov, P. Becker, and H.-J. Pohl. «Квантове зберігання інформації протягом понад 180 с за допомогою донорних обертів у «напівпровідниковому вакуумі» ${}^{28}$SI». Наука 336, 1280–1283 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1217635
[13] Олексій М. Тиришкін, Шінічі Тоджо, Джон Дж. Л. Мортон, Хельге Ріман, Микола В. Абросимов, Пітер Беккер, Ганс-Йоахім Поль, Томас Шенкель, Майкл Л. В. Тевальт, Кохей М. Іто та С. А. Ліон. «Когерентність спінів електронів перевищує секунди в кремнії високої чистоти». Nature Materials 11, 143–147 (2012).
https:///doi.org/10.1038/nmat3182
[14] M. Veldhorst, JCC Hwang, CH Yang, AW Leenstra, B. de Ronde, JP Dehollain, JT Muhonen, FE Hudson, KM Itoh, A. Morello та AS Dzurak. «Адресований кубіт квантової точки з відмовостійким керуванням». Nature Nanotechnology 9, 981–985 (2014).
https:///doi.org/10.1038/nnano.2014.216
[15] M. Veldhorst, CH Yang, JCC Hwang, W. Huang, JP Dehollain, JT Muhonen, S. Simmons, A. Laucht, FE Hudson, KM Itoh, A. Morello та AS Dzurak. «Двокубітовий логічний вентиль у кремнії». Nature 526, 410–414 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature15263
[16] DM Zajac, AJ Sigillito, M. Russ, F. Borjans, JM Taylor, G. Burkard і JR Petta. “Ворота вузла з резонансним приводом для спінів електронів”. Наука 359, 439–442 (2018).
https:///doi.org/10.1126/science.aao5965
[17] Отфрід Гюне та Геза Тот. «Виявлення заплутаності». Physics Reports 474, 1–75 (2009).
https:///doi.org/10.1016/j.physrep.2009.02.004
[18] Е. Вігнер. “Про квантову поправку для термодинамічної рівноваги”. фіз. Rev. 40, 749–759 (1932).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.40.749
[19] К. Хусімі. “Деякі формальні властивості матриці щільності”. Праці Фізико-математичного товариства Японії. 3-я серія 22, 264–314 (1940).
https:///doi.org/10.11429/ppmsj1919.22.4_264
[20] Рой Дж. Глаубер. “Когерентний і некогерентний стани поля випромінювання”. фіз. 131, 2766–2788 (1963).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.131.2766
[21] ЕКГ Сударшана. “Еквівалентність напівкласичного та квантовомеханічного описів статистичних світлових пучків”. фіз. Преподобний Летт. 10, 277–279 (1963).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.10.277
[22] К. Е. Кехілл і Р. Дж. Глаубер. “Оператори щільності та квазіімовірнісні розподіли”. фіз. 177, 1882–1902 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.177.1882
[23] Крістофер Феррі. “Квазіймовірнісні представлення квантової теорії із застосуваннями до квантової інформаційної науки”. Звіти про прогрес у фізиці 74, 116001 (2011).
https://doi.org/10.1088/0034-4885/74/11/116001
[24] Jiyong Park, Junhua Zhang, Jaehak Lee, Se-Wan Ji, Mark Um, Dingshun Lv, Kihwan Kim і Hyunchul Nha. “Тестування некласичності та негаусівності у фазовому просторі”. фіз. Преподобний Летт. 114, 190402 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.190402
[25] Дж. Сперлінг і І. А. Волмслі. “Квазіймовірнісне представлення квантової когерентності”. фіз. Rev. A 97, 062327 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.062327
[26] Дж. Сперлінг і В. Фогель. “Розподіл квазіймовірностей для квантово-оптичної когерентності та не тільки”. Physica Scripta 95, 034007 (2020).
https:///doi.org/10.1088/1402-4896/ab5501
[27] Мартін Боманн, Елізабет Агудело та Ян Сперлінг. “Зондування некласичності матрицями фазово-просторових розподілів”. Квант 4, 343 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-10-15-343
[28] Jiyong Park, Jaehak Lee, Kyunghyun Baek і Hyunchul Nha. “Кількісна оцінка негаусівності квантового стану за допомогою негативної ентропії квадратурних розподілів”. фіз. Rev. A 104, 032415 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.104.032415
[29] Чонхі Рю, Джеймс Лім, Сонхюк Хонг і Джінхьонг Лі. «Операційні квазіймовірності для кудітів». фіз. Rev. A 88, 052123 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.052123
[30] Чонву Дже, Чонгі Рю та Джінхьон Лі. “Операційні квазіймовірності для безперервних змінних”. фіз. Rev. A 96, 042121 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.96.042121
[31] Чонгі Рю, Сонх’юк Хонг, Джун Сон Лі, Кан Хі Соль, Чонву Дже, Джеймс Лім, Джівон Лі, Кван-Геол Лі та Джінхьон Лі. «Оптичний експеримент для перевірки негативної ймовірності в контексті відбору квантових вимірювань». Наукові звіти 9, 19021 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41598-019-53121-5
[32] Джі-Хун Кан, Чонгі Рю та Хун Рю. «Дослідження поведінки керованих електродами систем квантових точок Si: від контролю заряду до операцій кубітів». Нанорозмір 13, 332–339 (2021).
https:///doi.org/10.1039/D0NR05070A
[33] Хун Рю та Джі Хун Кан. «Нестабільність логіки заплутування в кремнієвих пристроях із керуванням упередженням, викликана шумом». Наукові звіти 12, 15200 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41598-022-19404-0
[34] Цзін Ван, А. Рахман, А. Гош, Г. Клімек і М. Лундстром. “Про достовірність наближення параболічної ефективної маси для ${I}$-${V}$ розрахунку кремнієвих нанодротяних транзисторів”. IEEE Transactions on Electron Devices 52, 1589–1595 (2005).
https:///doi.org/10.1109/TED.2005.850945
[35] Р. Нейман і Л. Р. Шрайбер. «Моделювання динаміки розсіяного поля мікромагніту для маніпуляції спіновими кубітами». Журнал прикладної фізики 117, 193903 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4921291
[36] Максиміліан Расс, Д. М. Заяц, А. Дж. Сігілліто, Ф. Бор’янс, Дж. М. Тейлор, Дж. Р. Петта та Гвідо Буркард. «Високоякісні квантові ворота в подвійних квантових точках si/sige». фіз. B 97, 085421 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.97.085421
[37] Е. Паладіно, Ю. М. Гальперін, Г. Фальчі, Б. Л. Альтшулер. “Шум ${1}/{f}$: наслідки для твердотільної квантової інформації”. Rev. Mod. фіз. 86, 361–418 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.361
Цитується
Ця стаття опублікована в Quantum під Creative Commons Attribution 4.0 International (CC на 4.0) ліцензія. Авторське право залишається за оригінальними власниками авторських прав, такими як автори або їх установи.
