Teleportazione parallela tramite stati AME(5,2) su hardware quantistico IBM

Abstract degli autori

Lo stato AME$(5,2)$ a cinque qubit, con entanglement assolutamente massimo, ha ogni coppia di qubit in uno stato massimamente misto, cosicché tutta la sua informazione risiede in correlazioni non locali. In linea di principio, potrebbe fungere da unica risorsa condivisa per una rete quantistica, consentendo di teleportare in parallelo due qubit sconosciuti (ciascuno tramite una propria misura di Bell e una correzione di Pauli). Nonostante la sua importanza teorica, le sue realizzazioni hardware restano rare. Qui dimostriamo la teleportazione parallela basata su uno stato a cinque qubit con entanglement assolutamente massimo, AME$(5,2)$, sul processore superconduttivo ibm_pittsburgh. Costruiamo decodificatori di Clifford a tre qubit che estraggono due coppie di Bell usando tre gate logici a due qubit per ciascuna delle 60 configurazioni mittente-destinatario non equivalenti. Grazie alla parallelizzazione e alla post-elaborazione classica del frame di Pauli, preserviamo l’entanglement tra riferimento e destinatario su entrambi i canali dopo tre cicli di teleportazione. Con il disaccoppiamento dinamico XY4 e il decodificatore dal costo più basso, le fedeltà finali dell’entanglement sono $0.704\pm0.028$ e $0.680\pm0.022$, dove le incertezze sono le semiampiezze degli intervalli di confidenza puntuali al $99\%$ calcolati su otto prove. I rispettivi limiti inferiori superano la soglia di separabilità di $1/2$. Il decodificatore con un circuito di profondità minore preserva generalmente una fedeltà media più alta, mentre XY4 offre generalmente prestazioni migliori di XX. Questi risultati costituiscono una dimostrazione su hardware della trasmissione dell’entanglement su due canali mediante teleportazioni ripetute assistite da AME e forniscono circuiti di decodifica compatti per la comunicazione multipartita riconfigurabile.