基于对称扩展的旋转对称玻色编码量子错误缓解
量子物理
2025-06-04 v3
摘要
旋转对称玻色编码（RSBC）是具有旋转对称性的实用玻色编码的统一框架，例如猫态编码和二项式编码。虽然猫态编码实现了编码量子比特相干时间超过未编码量子比特的盈亏平衡点，且二项式编码接近该点，但态制备保真度仍需提高以用于实用量子计算。针对此问题，我们研究了对称扩展框架，这是一类量子错误缓解方法，通过利用系统内在对称性和测量结果的後处理，将态虚拟投影到无噪声对称子空间。尽管对称扩展此前仅限于测量前量子态的错误缓解，我们成功地将对称扩展推广到态制备。为实现我们的方法，我们使用一个辅助量子比特，并通过玻色编码态与辅助量子比特之间的色散相互作用仅用两个受控旋转门。有趣的是，该方法还允许我们仅从易制备态（例如相干态）虚拟制备RSBC态。我们还讨论，当由于低测量保真度导致旋转玻色编码的对称性不可用时，可应用传统的对称扩展协议来提高计算保真度。通过给出关于错误缓解态与理想态之间迹距离以及量子错误缓解采样成本的全面解析和数值论证，我们表明对称扩展显著抑制了光子损耗的影响。我们的新颖错误缓解方法将显著提升近期玻色量子计算范式中的计算精度。
引用
@article{arxiv.2211.06164,
title = {Quantum error mitigation for rotation symmetric bosonic codes with symmetry expansion},
author = {Suguru Endo and Yasunari Suzuki and Kento Tsubouchi and Rui Asaoka and Kaoru Yamamoto and Yuichiro Matsuzaki and Yuuki Tokunaga},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.06164},
year = {2025}
}