Robust suppression of back-propagating noise in GKP error syndrome measurements - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Access content directly
Theses Year : 2023

Robust suppression of back-propagating noise in GKP error syndrome measurements

Suppression robuste du bruit rétro-propageant lors de la mesure des syndromes d erreur du code GKP

Abstract

This thesis focuses on the GKP code that allows for generic error-correction of a qubit encoded in a harmonic oscillator. Recent experiments have demonstrated the stabilization of the code manifold based on Rabi interactions with an ancillary two-level system. However, these schemes suffer from uncorrectable logical flips triggered by ancilla relaxation errors during the interaction. This thesis, proposes a protocol to stabilize the GKP code in a target mode by mapping its error syndromes to an ancillary GKP mode via a quadrature-quadrature interaction. In contrast to previously proposed schemes, coupling to solely one ancilla quadrature allows tailoring the ancilla state and its preparation accordingly to ensure a strong suppression of back-propagating errors to the target mode. The error-syndrome information is retrieved and the ancilla efficiently reinitialized using similar techniques demonstrated in the recent GKP experiments. For realistic system parameters, numerical simulations confirm the robust suppression of ancilla induced logical errors and show an enhancement of the logical qubit lifetime by an order of magnitude beyond the break-even point.
Cette thèse se concentre sur le code GKP qui permet la correction d'erreurs génériques d'un qubit encodé dans un oscillateur harmonique. Des expériences récentes ont démontré la stabilisation du manifold de code basé sur des interactions Rabi avec un système auxiliaire à deux niveaux. Cependant, ces schémas souffrent de basculements logiques incorrigibles déclenchés par des erreurs de relaxation de l'ancilla pendant l'interaction. Cette thèse propose un protocole pour stabiliser le code GKP dans un mode cible en cartographiant ses syndromes d'erreur sur un mode GKP ancillaire via une interaction quadrature-quadrature. Contrairement aux schémas précédemment proposés, le couplage à une seule quadrature ancillaire permet d'adapter l'état de l'ancilla et sa préparation en conséquence pour assurer une forte suppression des erreurs se propageant en retour vers le mode cible. Les informations sur le syndrome d'erreur sont récupérées et l'ancilla est réinitialisée efficacement en utilisant des techniques similaires à celles démontrées dans les expériences GKP récentes. Pour des paramètres de système réalistes, des simulations numériques confirment la suppression robuste des erreurs logiques induites par l'ancilla et montrent une amélioration de la durée de vie du qubit logique d'un ordre de grandeur au-delà du point d'équilibre.
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  • HAL Id : tel-04385083 , version 1

Cite

Christian Siegele. Robust suppression of back-propagating noise in GKP error syndrome measurements. Quantum Physics [quant-ph]. ENS Paris - Ecole Normale Supérieure de Paris, 2023. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04385083⟩
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