使用混合量子态-量子比特旋转门抑制弹道玻色噪声
噪声抑制对于可靠的量子信息处理和计算至关重要。该研究团队证明:对于任何被热噪声(速率η,平均激发数n̄)破坏的单模玻色编码(量子模式),仅需使用单个量子比特辅助系统(离散变量)和两个包裹噪声通道的受控傅里叶门构成的混合连续-离散变量干涉仪,即可将噪声效应抑制至η²量级。这一方案无需主动纠错或对编码态进行破坏性测量,当η(1+n̄)<0.5时成功率>50%。该抑制机制通过条件监测干涉仪后的光子数宇称实现。若玻色编码的两个逻辑态具有相同光子数宇称(同宇称编码),则能完全抵抗离散变量的幅值阻尼和相位阻尼辅助噪声。对此类编码,干涉仪可简化为使用量子模式旋转门和单个受控傅里叶门。相比先前提出的“旁路”方案(其转移至离散变量模式的量子比特信息易受阻尼噪声破坏),该团队基于受控傅里叶门的误差抑制方案展现出显著优势。最后,研究人员提出通过在两处实验室分别实施受控傅里叶门及其逆运算,利用预共享的离散变量纠缠态拓展为噪声信道中两方间的量子模式态直接通信协议。该通信协议在成功率相同时能达到与单方情形相当的保真度,且比离散变量隐形传态更具抗辅助噪声能力。依赖于少量关键长程相互作用的高效多量子比特编码可从中获益。



