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Quantum Information Processing
Erschienen in: Quantum Information Processing 9/2016

01.09.2016

Multi-qubit non-adiabatic holonomic controlled quantum gates in decoherence-free subspaces

verfasst von: Shi Hu, Wen-Xue Cui, Qi Guo, Hong-Fu Wang, Ai-Dong Zhu, Shou Zhang

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 9/2016

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Abstract

Non-adiabatic holonomic quantum gate in decoherence-free subspaces is of greatly practical importance due to its built-in fault tolerance, coherence stabilization virtues, and short run-time. Here, we propose some compact schemes to implement two- and three-qubit controlled unitary quantum gates and Fredkin gate. For the controlled unitary quantum gates, the unitary operator acting on the target qubit is an arbitrary single-qubit gate operation. The controlled quantum gates can be directly implemented by utilizing non-adiabatic holonomy in decoherence-free subspaces and the required resource for the decoherence-free subspace encoding is minimal by using only two neighboring physical qubits undergoing collective dephasing to encode a logical qubit.
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Literatur
1.
2.
Jones, J.A., Vedral, V., Ekert, A., Castagnoli, G.: Geometric quantum computation with NMR. Nature (London) 403, 869–871 (2000)ADSCrossRef
3.
Falci, G., Fazio, R., Palma, G.M., Siewert, J., Vedral, V.: Detection of geometric phases in superconducting nanocircuits. Nature (London) 407, 355–358 (2000)ADSCrossRef
4.
5.
6.
Duan, L.M., Cirac, J.I., Zoller, P.: Geometric manipulation of trapped ions for quantum computation. Science 292, 1695–1697 (2001)ADSCrossRef
7.
Zhu, S.L., Wang, Z.D.: Unconventional geometric quantum computation. Phys. Rev. Lett. 91, 187902 (2003)ADSCrossRef
8.
Zhang, P., Wang, Z.D., Sun, J.D., Sun, C.P.: Holonomic quantum computation using rf superconducting quantum interference devices coupled through a microwave cavity. Phys. Rev. A 71, 042301 (2005)ADSCrossRef
9.
Golovach, V.N., Borhani, M., Loss, D.: Holonomic quantum computation with electron spins in quantum dots. Phys. Rev. A 81, 022315 (2010)ADSCrossRef
10.
Wang, X.B., Keiji, M.: Nonadiabatic conditional geometric phase shift with NMR. Phys. Rev. Lett. 87, 097901 (2001)ADSCrossRef
11.
Zhu, S.L., Wang, Z.D.: Implementation of universal quantum gates based on nonadiabatic geometric phases. Phys. Rev. Lett. 89, 097902 (2002)ADSCrossRef
12.
Sjöqvist, E., Tong, D.M., Andersson, L.M., Hessmo, B., Johansson, M., Singh, K.: Non-adiabatic holonomic quantum computation. New J. Phys. 14, 103035 (2012)ADSMathSciNetCrossRef
13.
14.
Abdumalikov, A.A., Fink, J.M., Juliusson, K., Pechal, M., Berger, S., Wallraff, A., Filipp, S.: Experimental realization of non-abelian geometric gates. Nature (London) 496, 482–485 (2013)ADSCrossRef
15.
Feng, G.R., Xu, G.F., Long, G.L.: Experimental realization of nonadiabatic holonomic quantum computation. Phys. Rev. Lett. 110, 190501 (2013)ADSCrossRef
16.
Arroyo-Camejo, S., Lazariev, A., Hell, S.W., Balasubramanian, G.: Room temperature high-fidelity holonomic single-qubit gate on a solid-state spin. Nat. Commun. 5, 4870 (2014)ADSCrossRef
17.
Zu, C., Wang, W.B., He, L., Zhang, W.G., Dai, C.Y., Wang, F., Duan, L.M.: Experimental realization of universal geometric quantum gates with solid-state spins. Nature (London) 514, 72–75 (2014)ADSCrossRef
18.
Lidar, D.A., Chuang, I.L., Whaley, K.B.: Decoherence free subspaces for quantum computation. Phys. Rev. Lett. 81, 2594–2597 (1998)ADSCrossRef
19.
Kwiat, P.G., Berglund, A.J., Altepeter, J.B., White, A.G.: Experimental verification of decoherence-free subspaces. Science 290, 498–501 (2000)ADSCrossRef
20.
Kielpinski, D., Meyer, V., Rowe, M.A., Sackett, C.A., Itano, W.M., Monroe, C., Wineland, D.J.: A decoherence-free quantum memory using trapped ions. Science 291, 1013–1015 (2001)ADSCrossRef
21.
Mohseni, M., Lundeen, J.S., Resch, K.J., Steinberg, A.M.: Experimental application of decoherence-free subspaces in an optical quantum-computing algorithm. Phys. Rev. Lett. 91, 187903 (2003)ADSCrossRef
22.
Ollerenshaw, J.E., Lidar, D.A., Kay, L.E.: Magnetic resonance realization of decoherence-free quantum computation. Phys. Rev. Lett. 91, 217904 (2003)ADSCrossRef
23.
Bourennane, M., Eibl, M., Gaertner, S., Kurtsiefer, C., Cabello, A., Weinfurter, H.: Experimental detection of multipartite entanglement using witness operators. Phys. Rev. Lett. 92, 107901 (2004)ADSCrossRef
24.
25.
Pachos, J.K., Beige, A.: Decoherence-free dynamical and geometrical entangling phase gates. Phys. Rev. A 69, 033817 (2004)ADSCrossRef
26.
Wu, L.A., Zanardi, P., Lidar, D.A.: Holonomic quantum computation in decoherence-free subspaces. Phys. Rev. Lett. 95, 130501 (2005)ADSMathSciNetCrossRef
27.
Zhang, X.D., Zhang, Q.H., Wang, Z.D.: Physical implementation of holonomic quantum computation in decoherence-free subspaces with trapped ions. Phys. Rev. A 74, 034302 (2006)ADSCrossRef
28.
Xu, G.F., Zhang, J., Tong, D.M., Sjöqvist, E., Kwek, L.C.: Nonadiabatic holonomic quantum computation in decoherence-free subspaces. Phys. Rev. Lett. 109, 170501 (2012)ADSCrossRef
29.
Liang, Z.T., Du, Y.X., Huang, W., Xue, Z.Y., Yan, H.: Nonadiabatic holonomic quantum computation in decoherence-free subspaces with trapped ions. Phys. Rev. A 89, 062312 (2014)ADSCrossRef
30.
Zhou, J., Yu, W.C., Gao, Y.M., Xue, Z.Y.: Cavity QED implementation of non-adiabatic holonomies for universal quantum gates in decoherence-free subspaces with nitrogen-vacancy centers. Opt. Express 23, 14027 (2015)ADSCrossRef
31.
Xue, Z.Y., Zhou, J., Wang, Z.D.: Universal holonomic quantum gates in decoherence-free subspace on superconducting circuits. Phys. Rev. A 92, 022320 (2015)ADSCrossRef
32.
Barenco, A., Bennett, C.H., Cleve, R., DiVincenzo, D.P., Margolus, N., Shor, P., Sleator, T., Smolin, J.A., Weinfurter, H.: Elementary gates for quantum computation. Phys. Rev. A 52, 3457–3467 (1995)ADSCrossRef
33.
Imamoglu, A., Awschalom, D.D., Burkard, G., DiVincenzo, D.P., Loss, D., Sherwin, M., Small, A.: Quantum information processing using quantum dot spins and cavity QED Phys. Rev. Lett. 83, 4204–4207 (1999)ADSCrossRef
34.
Zheng, S.B., Guo, G.C.: Efficient scheme for two-atom entanglement and quantum information processing in cavity QED. Phys. Rev. Lett. 85, 2392–2395 (2000)ADSCrossRef
35.
Sørensen, A., Mølmer, K.: Entanglement and quantum computation with ions in thermal motion. Phys. Rev. A 62, 022311 (2000)ADSCrossRef
36.
Nielsen, M.A., Chuang, I.L.: Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press, Cambridge (2000)MATH
37.
38.
Shor, P.W.: Polynomial-time algorithms for prime factorization and discrete logarithms on a quantum computer. SIAM J. Sci. Stat. Comput. 26, 1484–1509 (1997)MathSciNetCrossRefMATH
39.
Cory, D.G., Price, M.D., Maas, W., Knill, E., Laflamme, R., Zurek, W.H., Havel, T.F., Somaroo, S.S.: Experimental quantum error correction. Phys. Rev. Lett. 81, 2152–2155 (1998)ADSCrossRef
40.
Dennis, E.: Toward fault-tolerant quantum computation without concatenation. Phys. Rev. A 63, 052314 (2001)ADSCrossRef
41.
Shende, V.V., Markov, I.L.: On the CNOT-cost of Toffoli gates. Quantum Inf. Comput. 9, 461–486 (2009)MathSciNetMATH
42.
Mousolou, V.A., Canali, C.M., Sjöqvist, E.: Universal non-adiabatic holonomic gates in quantum dots and single-molecule magnets. New J. Phys. 16, 013029 (2014)CrossRef
Metadaten
Titel
Multi-qubit non-adiabatic holonomic controlled quantum gates in decoherence-free subspaces
verfasst von
Shi Hu
Wen-Xue Cui
Qi Guo
Hong-Fu Wang
Ai-Dong Zhu
Shou Zhang
Publikationsdatum
01.09.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Quantum Information Processing / Ausgabe 9/2016
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI
https://doi.org/10.1007/s11128-016-1362-4

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