El seguimiento de los saltos de fotones con mediciones de paridad de no demolición cuántica repetidas

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica es la computación cuántica.
• Ciencias de la información cuántica Ciencias de la información cuántica.
• Corrección de errores cuánticos Corrección de errores cuánticos

Sus antecedentes:

• La información cuántica es frágil, lo que requiere la corrección de errores cuánticos para las computadoras cuánticas prácticas.
• La corrección de error cuántico requiere el monitoreo de los observables (síndromes de error) sin perturbar la información cuántica codificada.
• Los métodos anteriores carecían de un monitoreo rápido y repetido de los síndromes de error, un requisito clave para la corrección de error cuántico.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la medición rápida y repetida de la no demolición cuántica (QND) de un síndrome de error cuántico.
• Implementar el seguimiento de paridad QND para una cavidad de microondas, relevante para esquemas de memoria cuántica protegidos.

Principales métodos:

• Mapeó la paridad de número de fotones de una cavidad de microondas en un qubit ancilla para la manipulación y medición.
• Realizó mediciones proyectivas para observar el colapso de estados coherentes en estados pares o impares.
• Utilizó una técnica de medición cuántica de no demolición con alta fidelidad de un solo disparo.

Principales resultados:

• Se ha rastreado con éxito los saltos cuánticos de la paridad del número de fotones, un síndrome de error clave.
• Medición proyectiva demostrada con una probabilidad del 99,8% de dejar la paridad sin cambios por medición.
• Se alcanzan velocidades de medición más rápidas que la vida útil de la cavidad.

Conclusiones:

• El seguimiento de paridad de no demolición cuántica demostrado es un avance significativo para la corrección de error cuántico activo.
• Esta técnica, combinada con la codificación determinista de estado de gato, es vital para extender las vidas de los qubits.
• Representa un paso crítico hacia la construcción de computadoras cuánticas tolerantes a fallas y memorias cuánticas protegidas.