量子コンピューターへの大きなハードルが取り除かれる可能性(Breakthrough may clear major hurdle for quantum computers)

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2024-06-18 チャルマース工科大学

量子コンピュータの潜在能力は、複雑な操作ができるがエラーやノイズに弱いシステムと、ノイズに強いが計算が遅いシステムのトレードオフによって阻まれています。しかし、スウェーデンのチャルマース工科大学の研究チームは、このジレンマを解決するユニークなシステムを開発しました。このシステムは、連続変数量子計算と調和振動子を用いて情報を線形にエンコードし、高速で複雑な操作を可能にしながらエラー補正も強化しています。この成果により、より堅牢な量子コンピュータの実現に近づきました。

<関連情報>

ボソニックモードの普遍的な制御を、駆動型ネイティブ立体相互作用で実現 Universal control of a bosonic mode via drive-activated native cubic interactions

Axel M. Eriksson,Théo Sépulcre,Mikael Kervinen,Timo Hillmann,Marina Kudra,Simon Dupouy,Yong Lu,Maryam Khanahmadi,Jiaying Yang,Claudia Castillo-Moreno,Per Delsing & Simone Gasparinetti
Nature Gommunications  Published:21 March 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-024-46507-1

量子コンピューターへの大きなハードルが取り除かれる可能性(Breakthrough may clear major hurdle for quantum computers)

Abstract

Linear bosonic modes offer a hardware-efficient alternative for quantum information processing but require access to some nonlinearity for universal control. The lack of nonlinearity in photonics has led to encoded measurement-based quantum computing, which relies on linear operations but requires access to resourceful (’nonlinear’) quantum states, such as cubic phase states. In contrast, superconducting microwave circuits offer engineerable nonlinearities but suffer from static Kerr nonlinearity. Here, we demonstrate universal control of a bosonic mode composed of a superconducting nonlinear asymmetric inductive element (SNAIL) resonator, enabled by native nonlinearities in the SNAIL element. We suppress static nonlinearities by operating the SNAIL in the vicinity of its Kerr-free point and dynamically activate nonlinearities up to third order by fast flux pulses. We experimentally realize a universal set of generalized squeezing operations, as well as the cubic phase gate, and exploit them to deterministically prepare a cubic phase state in 60 ns. Our results initiate the experimental field of polynomial quantum computing, in the continuous-variables notion originally introduced by Lloyd and Braunstein.

1601コンピュータ工学
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