一维几何中拓扑超导体的马约拉纳编织门
量子物理
2021-06-02 v2
摘要
我们提出并分析了一个能够在一维拓扑超导体（1DTS）中利用马约拉纳零模（MZM）进行拓扑量子计算的物理系统。在1DTS中实现量子门的主要方法之一是使用T型结，其允许操控MZM以实现编织。在本文中，我们提出了一种纯一维几何中的方案，不需要T型结，而是用辅助量子比特替代它。我们证明这允许执行一个和两个逻辑量子比特的旋转。我们首先设计了完全基于1DTS内局域相互作用的拓扑保护逻辑门。利用耦合到拓扑超导体的辅助量子比特，我们将门扩展为具有部分拓扑保护的单量子比特和多量子比特任意旋转。最后，为实现通用量子计算，我们引入了一种执行任意幺正旋转的方案，尽管没有拓扑保护。我们发展了基于幺正编织的形式体系，其在1DTS系统的不同拓扑相之间产生跃迁。该幺正形式体系可简单转换为等效的绝热方案，我们对其进行了数值模拟，并表明在合理参数下应可实现高保真度操作。
引用
@article{arxiv.2012.06364,
title = {Majorana braiding gates for topological superconductors in a one dimensional geometry},
author = {Marek Narozniak and Matthieu Dartiailh and Jonathan P. Dowling and Javad Shabani and Tim Byrnes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.06364},
year = {2021}
}