We develop a framework for constructing quantum error-correcting codes and logical gates for three types of spaces -- composite permutation-invariant spaces of many qubits or qudits, composite constant-excitation Fock-state spaces of many bosonic modes, and monolithic nuclear state spaces of atoms, ions, and molecules. By identifying all three spaces with discrete simplices and representations of the Lie group $SU(q)$, we prove that many codes and their gates in $SU(q)$ can be inter-converted between the three state spaces. We construct new code instances for all three spaces using classical $\ell_1$ codes and Tverberg's theorem, a classic result from convex geometry. We obtain new families of quantum codes with distance that scales almost linearly with the code length $N$ by constructing $\ell_1$ codes based on combinatorial patterns called Sidon sets and utilizing their Tverberg partitions. This improves upon the existing designs for all the state spaces. We present explicit constructions of codes with shorter length or lower total spin/excitation than known codes with similar parameters, new bosonic codes with exotic Gaussian gates, as well as examples of short codes with distance larger than the known constructions.


翻译:我们开发了一个框架,用于为三种类型的空间构建量子纠错码和逻辑门:多量子比特或量子比特复合置换不变空间、多玻色子模复合恒定激发福克态空间,以及原子、离子和分子的单体核态空间。通过将这三类空间与离散单纯形及李群$SU(q)$的表示相关联,我们证明了$SU(q)$中的许多码及其逻辑门可以在三种态空间之间相互转换。我们利用经典$\ell_1$码和凸几何中的经典结果——特韦尔伯格定理,为所有三种空间构建了新的码实例。通过基于称为西顿集的组合模式构造$\ell_1$码并利用其特韦尔伯格划分,我们获得了距离随码长$N$几乎线性增长的新量子码族。这改进了所有态空间的现有设计。我们提出了具有比已知同类参数码更短长度或更低总自旋/激发的显式码构造、具有奇异高斯门的新型玻色子码,以及距离大于已知构造的短码示例。

0
下载
关闭预览

相关内容

第26届SPIN研讨会旨在将对软件分析和软件模型自动化工具技术感兴趣的研究人员和实践者聚集在一起,以进行验证和确认。研讨会特别关注并发软件,但不排除对顺序软件的分析。提交的资料包括理论结果、新算法、工具开发和经验评估。官网链接:https://conf.researchr.org/track/spin-2019/spin-2019-papers
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
CVE-2018-7600 - Drupal 7.x 远程代码执行exp
黑客工具箱
14+阅读 · 2018年4月17日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
CVE-2018-7600 - Drupal 7.x 远程代码执行exp
黑客工具箱
14+阅读 · 2018年4月17日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员