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Erschienen in: Quantum Information Processing 11/2015

01.11.2015

Maximal noiseless code rates for collective rotation channels on qudits

verfasst von: Chi-Kwong Li, Mikio Nakahara, Yiu-Tung Poon, Nung-Sing Sze

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 11/2015

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Abstract

We study noiseless subsystems on collective rotation channels of qudits, i.e., quantum channels with operators in the set \(\mathcal {E}(d,n) = \{ U^{\otimes n}: U \in {\mathrm {SU}}(d)\}.\) This is done by analyzing the decomposition of the algebra \(\mathcal {A}(d,n)\) generated by \(\mathcal {E}(d,n)\). We summarize the results for the channels on qubits (\(d=2\)) and obtain the maximum dimension of the noiseless subsystem that can be used as the quantum error correction code for the channel. Then we extend our results to general d. In particular, it is shown that the code rate, i.e., the number of protected qudits over the number of physical qudits, always approaches 1 for a suitable noiseless subsystem. Moreover, one can determine the maximum dimension of the noiseless subsystem by solving a non-trivial discrete optimization problem. The maximum dimension of the noiseless subsystem for \(d = 3\) (qutrits) is explicitly determined by a combination of mathematical analysis and the symbolic software Mathematica.

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Metadaten
Titel
Maximal noiseless code rates for collective rotation channels on qudits
verfasst von
Chi-Kwong Li
Mikio Nakahara
Yiu-Tung Poon
Nung-Sing Sze
Publikationsdatum
01.11.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Quantum Information Processing / Ausgabe 11/2015
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI
https://doi.org/10.1007/s11128-015-1101-2

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