Realizing universal quantum gates with topological bases in quantum-simulated superconducting chains
Realizing universal quantum gates with topological bases in quantum-simulated superconducting chains
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在量子模拟超导链中实现具有拓扑基础的通用量子门
DOI：
10.1038/s41534-017-0009-3
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发表时间：
2014-07
影响因子：
7.6
通讯作者：
Wang Z. D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hu Yong;Zhao Y. X.;Xue Zheng-Yuan;Wang Z. D.
一维时间反演不变的拓扑超导导线的对称类DIII展示奇异的物理，可以利用它来实现一套通用的操作在拓扑量子计算。然而，由于现实的限制，在常规凝聚态材料中验证DIII类物理是非常重要的。在这里，我们提出了一个安全保护的硬核玻色子模拟器的一维DIII拓扑超导体。利用色散动力学调制方法，不仅实现了对这种新型自旋超导链的忠实模拟，而且利用拓扑保护的简并基态所形成的计算基，可以实现一组普适量子门.基于约瑟夫森量子电路的方案的物理实现，我们的详细分析指出，该方案是实验上可行的最先进的技术。
One-dimensional time-reversal invariant topological superconducting wires of the symmetry class DIII exhibit exotic physics which can be exploited to realize the set of universal operations in topological quantum computing. However, the verification of DIII-class physics in conventional condensed matter materials is highly nontrivial due to realistic constraints. Here we propose a symmetry-protected hard-core boson simulator of the one-dimensional DIII topological superconductor. By using the developed dispersive dynamic modulation approach, not only the faithful simulation of this new type of spinful superconducting chains is achieved, but also a set of universal quantum gates can be realized with the computational basis formed by the degenerate ground states that are topologically protected against random local perturbations. Physical implementation of our scheme based on a Josephson quantum circuit is presented, where our detailed analysis pinpoints that this scheme is experimentally feasible with the state-of-the-art technology.
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