Viện Vật lý Lý thuyết, Đại học Amsterdam, Công viên Khoa học 904, Amsterdam, Hà Lan
QuSoft, CWI, Công viên Khoa học 123, Amsterdam, Hà Lan
Tìm bài báo này thú vị hay muốn thảo luận? Scite hoặc để lại nhận xét về SciRate.
Tóm tắt
Sự mất kết hợp là trở ngại chính cho tính toán lượng tử. Tốc độ mất kết hợp trên mỗi qubit thường được coi là không đổi. Tuy nhiên, người ta biết rằng việc ghép các thanh ghi lượng tử với một nguồn chứa duy nhất có thể cho thấy tốc độ mất kết hợp trên mỗi qubit tăng tuyến tính theo số lượng qubit. Hiệu ứng này được gọi là siêu kết hợp và được cho là có thể gây ra mối đe dọa cho khả năng mở rộng của tính toán lượng tử. Ở đây, chúng tôi chỉ ra rằng hiện tượng siêu kết hợp không xuất hiện khi phổ của một nguồn chứa duy nhất là liên tục, thay vì rời rạc. Lý do của sự vắng mặt này là vì khi số lượng qubit tăng lên, thanh ghi lượng tử chắc chắn sẽ trở nên nhạy cảm với băng thông tần số ngày càng hẹp hơn trong kho chứa. Hơn nữa, chúng tôi chỉ ra rằng để siêu kết hợp xảy ra trong một nguồn chứa có phổ rời rạc, một trong các tần số trong nguồn chứa phải trùng chính xác với tần số mà thanh ghi lượng tử dễ bị ảnh hưởng nhất. Do đó, chúng tôi giải quyết đầy đủ các điều kiện xác định sự hiện diện hay vắng mặt của siêu trang trí. Chúng tôi kết luận rằng có thể dễ dàng tránh được hiện tượng siêu kết hợp trong thực tế thực hiện máy tính lượng tử.
Hình ảnh nổi bật: Mảng spin có sóng điện từ
Tóm tắt phổ biến
► Dữ liệu BibTeX
► Tài liệu tham khảo
[1] Maximilian A Schlosshauer. Sự trang trí và sự chuyển đổi lượng tử sang cổ điển. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007. 10.1007/978-3-540-35775-9.
https://doi.org/10.1007/978-3-540-35775-9
[2] John Preskill. Điện toán lượng tử trong kỷ nguyên NISQ và hơn thế nữa. Lượng tử, 2: 79, 2018. ISSN 2521-327X. 10.22331/q-2018-08-06-79.
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79
[3] Frank Arute và cộng sự. Ưu thế lượng tử sử dụng bộ xử lý siêu dẫn có thể lập trình. Thiên nhiên, 574 (7779): 505 Công510, 2019. 10.1038 / s41586-019-1666-5.
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5
[4] Jiehang Zhang và cộng sự. Quan sát quá trình chuyển pha động của nhiều vật thể bằng bộ mô phỏng lượng tử 53 qubit. Thiên nhiên, 551 (7682): 601, 2017. 10.1038/nature24654.
https: / / doi.org/ 10.1038 / thiên nhiên24654
[5] WG Unruh. Duy trì sự gắn kết trong máy tính lượng tử. Vật lý. Rev. A, 51: 992–997, tháng 1995 năm 10.1103. 51.992/PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.51.992
[6] G Massimo Palma, Kalle-Antti Suominen và Artur K Ekert. Máy tính lượng tử và sự tiêu tán. Proc. R. Sóc. Luân Đôn. A, 452 (1946): 567–584, 1996. 10.1098/rspa.1996.0029.
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.1996.0029
[7] John H. Reina, Luis Quiroga và Neil F. Johnson. Sự trang trí của các thanh ghi lượng tử. Vật lý. Rev. A, 65: 032326, tháng 2002 năm 10.1103. 65.032326/PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.032326
[8] Heinz-Peter Breuer và Francesco Petruccione. Lý thuyết về hệ lượng tử mở. Nhà xuất bản Đại học Oxford, 2010. 0.1093/acprof:oso/9780199213900.001.0001.
https: / / doi.org/ 0.1093 / acprof: oso / Nhỏ9780199213900.001.0001
[9] AJ Leggett, S. Chakravarty, AT Dorsey, Matthew PA Fisher, Anupam Garg và W. Zwerger. Động lực của hệ thống hai trạng thái tiêu tán. Mục sư Mod. Phys., 59: 1–85, tháng 1987 năm 10.1103. 59.1/RevModPhys.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.59.1
[10] P. Zanardi và M. Rasetti. Mã lượng tử không ồn ào. Vật lý. Linh mục Lett., 79: 3306–3309, Tháng 1997 năm 10.1103a. 79.3306/PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.79.3306
[11] Lục Minh Đoàn và Quang Càn Quách. Giảm sự mất kết hợp trong bộ nhớ máy tính lượng tử với tất cả các bit lượng tử khớp với cùng một môi trường. Vật lý. Rev. A, 57: 737–741, tháng 1998 năm 10.1103. 57.737/PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.737
[12] Claudia Benedetti và Matteo GA Paris. Giảm pha hiệu quả cho một qubit tương tác với trường cổ điển ngang. Tạp chí Quốc tế về Thông tin Lượng tử, 12 (02): 1461004, 2014. 10.1142/S0219749914610048.
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0219749914610048
[13] SM Anton và cộng sự. Sự lệch pha thuần túy trong các qubit thông lượng do nhiễu thông lượng với mật độ quang phổ có tỷ lệ là $1/{f}^{{alpha}}$. Vật lý. Rev. B, 85: 224505, tháng 2012 năm 10.1103. 85.224505/PhysRevB.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.85.224505
[14] Carole Addis, Gregoire Brebner, Pinja Haikka và Sabrina Maniscalco. Bẫy mạch lạc và dòng chảy ngược thông tin trong các qubit lệch pha. Vật lý. Rev. A, 89: 024101, tháng 2014 năm 10.1103. 89.024101/PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.024101
[15] T. Palm và P. Nalbach. Ảnh hưởng của môi trường không nhiễu loạn lên sự mất pha. Vật lý. Bản sửa đổi A, 96: 032105, tháng 2017 năm 10.1103. 96.032105/PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.96.032105
[16] Jürgen T. Stockburger. Superdecoherence thông qua tiếng ồn điều khiển cổng. https:///arxiv.org/abs/quant-ph/0701062, tháng 2007 năm XNUMX.
arXiv: quant-ph / 0701062
[17] GP Berman, DI Kamenev và VI Tsifrinovich. Sự trang trí tập thể của các trạng thái vướng víu chồng chất trong thuật toán shor lượng tử. Vật lý. Rev. A, 71: 032346, tháng 2005 năm 10.1103. 71.032346/PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.032346
[18] Fernando Galve, Antonio Mandarino, Matteo GA Paris, Claudia Benedetti và Roberta Zambrini. Mô tả bằng kính hiển vi cho sự xuất hiện của sự tiêu tán tập thể trong các hệ lượng tử mở rộng. Báo cáo khoa học, 7 (1), tháng 2017 năm 10.1038. 42050/srepXNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep42050
[19] MA Cirone, G De Chiara, GM Palma và A Recati. Sự mất kết hợp tập thể của các nguyên tử lạnh kết hợp với ngưng tụ bose-einstein. Tạp chí Vật lý mới, 11 (10): 103055, tháng 2009 năm 10.1088. 1367/2630-11/10/103055/XNUMX.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/10/103055
[20] Thomas Monz, Philipp Schindler, Julio T. Barreiro, Michael Chwalla, Daniel Nigg, William A. Coish, Maximilian Harlander, Wolfgang Hänsel, Markus Hennrich và Rainer Blatt. Sự vướng víu 14 qubit: Sự sáng tạo và sự gắn kết. Vật lý. Mục sư Lett., 106: 130506, tháng 2011 năm 10.1103. 106.130506/PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.130506
[21] BJ Dalton. Mở rộng các hiệu ứng trang trí trong máy tính lượng tử. Tạp chí Quang học Hiện đại, 50 (6-7): 951–966, 2003. 10.1080/09500340308234544.
https: / / doi.org/ 10.1080 / 09500340308234544
[22] Boris Ischi, Michael Hilke và Martin Dubé. Sự mất kết hợp trong thanh ghi lượng tử trạng thái rắn $n$-qubit. Vật lý. Rev. B, 71: 195325, tháng 2005 năm 10.1103. 71.195325/PhysRevB.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.71.195325
[23] Constantine A Balanis. Lý thuyết anten: phân tích và thiết kế. John Wiley & Sons, 2016. ISBN 978-1-118-64206-1.
[24] Đảng Tự do Iñigo, Iñigo Ederra và Richard W. Ziolkowski. Mảng ăng-ten lượng tử: Vai trò của giao thoa lượng tử đối với thống kê photon phụ thuộc vào hướng. Vật lý. Rev. A, 97: 053847, tháng 2018 năm 10.1103. 97.053847/PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.053847
[25] David Morgan. Bộ lọc sóng âm bề mặt: Với các ứng dụng trong truyền thông điện tử và xử lý tín hiệu. Nhà xuất bản Học thuật, 2010. 10.1016/B978-0-12-372537-0.X5000-6.
https://doi.org/10.1016/B978-0-12-372537-0.X5000-6
[26] Búp bê Roland. Sự trang trí của các bit lượng tử tách biệt về mặt không gian. Luận án tiến sĩ của Đại học Augsburg, https:///opus.bibliothek.uni-augsburg.de/opus4/frontdoor/deliver/index/docId/673/file/doll_diss.pdf, 2008.
https:///opus.bibliothek.uni-augsburg.de/opus4/frontdoor/deliver/index/docId/673/file/doll_diss.pdf
[27] Daniel Gottesman. Mã ổn định và sửa lỗi lượng tử. Luận án tiến sĩ của Viện Công nghệ California, https:///arxiv.org/abs/quant-ph/9705052, tháng 1997 năm XNUMX.
arXiv: quant-ph / 9705052
[28] John Preskill. Ghi chú bài giảng vật lý 229: Thông tin và tính toán lượng tử. http:///www.theory.caltech.edu/people/preskill/ph229/notes/chap7.pdf, 1998.
http:///www.theory.caltech.edu/people/preskill/ph229/notes/chap7.pdf
[29] Claudia Benedetti, Fahimeh Salari Sehdaran, Mohammad H. Zandi và Matteo GA Paris. Đầu dò lượng tử cho tần số cắt của môi trường ohmic. Vật lý. Rev. A, 97: 012126, tháng 2018 năm 10.1103. 97.012126/PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.012126
[30] R Bulla, NH Tong và M Vojta. Nhóm tái chuẩn hóa số cho các hệ boson và ứng dụng vào mô hình boson spin cận ohm. Thư đánh giá vật lý, 91 (17), tháng 2003 năm 0031. ISSN 9007-10.1103. 91.170601/PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.170601
[31] M Vojta, NH Tong, và R Bulla. Sự chuyển pha lượng tử trong mô hình boson spin-Ohmic phụ: Thất bại của ánh xạ lượng tử-cổ điển. Thư đánh giá vật lý, 94 (7), tháng 2005 năm 0031. ISSN 9007-10.1103. 94.070604/PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.070604
[32] Frithjof B. Anders, Ralf Bulla và Matthias Vojta. Động lực học cân bằng và không cân bằng của mô hình boson spin-Ohmic phụ. Thư đánh giá vật lý, 98 (21), tháng 2007 năm 0031. ISSN 9007-10.1103. 98.210402/PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.210402
[33] Stefan K Kehrein và Andreas Mielke. Trên mô hình boson spin với nguồn chứa dưới ohm. Vật lý Thư A, 219 (5-6): 313–318, 1996. 10.1016/0375-9601(96)00475-6.
https://doi.org/10.1016/0375-9601(96)00475-6
[34] Joris Kattemölle và Jasper van Wezel. Độ nhạy trung thực động của các không gian con không có sự trang trí. Vật lý. Rev. A, 99: 062340, tháng 2019 năm 10.1103. 99.062340/PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062340
[35] Lục Minh Đoàn và Quang Càn Quách. Duy trì sự gắn kết trong tính toán lượng tử bằng cách ghép các bit lượng tử. Vật lý. Rev. Lett., 79: 1953–1956, tháng 1997 năm 10.1103. 79.1953/PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.79.1953
[36] Paolo Zanardi và Mario Rasetti. Lỗi tránh mã lượng tử. Vật lý hiện đại Thư B, 11 (25): 1085–1093, 1997b. 10.1142/S0217984997001304.
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0217984997001304
[37] DA Lidar, IL Chuang và KB Whaley. Không gian con không có sự trang trí cho tính toán lượng tử. Vật lý. Mục sư Lett., 81: 2594–2597, tháng 1998 năm 10.1103. 81.2594/PhysRevLett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.81.2594
[38] Daniel A Lidar và K Birgitta Whaley. Không gian con và hệ thống con không có sự mất kết hợp. Trong Động lực học lượng tử không thể đảo ngược, trang 83–120. Springer, 2003. 10.1007/3-540-44874-8_5.
https://doi.org/10.1007/3-540-44874-8_5
[39] J. Kempe, D. Bacon, DA Lidar và KB Whaley. Lý thuyết về tính toán lượng tử phổ quát có khả năng chịu lỗi trang trí không có lỗi. Vật lý. Rev. A, 63: 042307, tháng 2001 năm 10.1103. 63.042307/PhysRevA.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.042307
[40] Roland Doll, Martijn Wubs, Peter Hänggi và Sigmund Kohler. Giảm pha không hoàn toàn của các trạng thái w $n$-qubit vướng víu. Vật lý. Rev. B, 76: 045317, tháng 2007 năm 10.1103. 76.045317/PhysRevB.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.76.045317
[41] Vittorio Giovannetti, Seth Lloyd và Lorenzo Maccone. Đo lường lượng tử. Thư đánh giá vật lý, 96 (1), tháng 2006 năm 10.1103. 96.010401/physrevlett.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1103 / Physrevlett.96.010401
[42] V. Giovannetti. Các phép đo tăng cường lượng tử: Đánh bại giới hạn lượng tử tiêu chuẩn. Khoa học, 306 (5700): 1330–1336, tháng 2004 năm 10.1126. 1104149/science.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1126 / khoa học.1104149
[43] A. Ferraro, S. Olivares và MGA Paris. Trạng thái Gaussian trong thông tin lượng tử biến đổi liên tục. https:///arxiv.org/abs/quant-ph/0503237, tháng 2005 năm XNUMX.
arXiv: quant-ph / 0503237
[44] Gerardo Adesso, Sammy Ragy và Antony R Lee. Thông tin lượng tử biến đổi liên tục: Trạng thái Gaussian và hơn thế nữa. Hệ thống mở & Động lực thông tin, 21 (01n02): 1440001, 2014. 10.1142/s1230161214400010.
https: / / doi.org/ 10.1142 / s1230161214400010
Trích dẫn
Bài viết này được xuất bản trong Lượng tử dưới Creative Commons Ghi công 4.0 Quốc tế (CC BY 4.0) giấy phép. Bản quyền vẫn thuộc về chủ sở hữu bản quyền gốc như các tác giả hoặc tổ chức của họ.
Nguồn: https://quantum-journal.org/ con / q-2020 / 05-14-265 /
