Universität zu Köln

Effects of noise correlations on the performance of quantum error-correcting and -avoiding methods

Borghoff, Stefan (2009) Effects of noise correlations on the performance of quantum error-correcting and -avoiding methods. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    In the scope of this work the coherence of quantum information, which is encoded into a qubit register, is analysed. The qubit register is modelled by a spin chain with finite inter-spin distance. In most physically relevant realisations this spin chain irreversibly interacts with a surrounding environment, such that a spin-boson model is used to describe the setting. Due to the interaction decoherence occurs among the qubits register and quantum information gets lost. Mechanisms to slow down this decoherence process are investigated. For that purpose, the techniques of encoding qubits into decoherence-reduced subspaces and quantum error correction are used. In both cases only a linear subspace of the complete available Hilbert space of the spin chain is used as quantum code. The stability of such a code against decoherence has to be evaluated. This evaluation is performed on average over all states within the code by a code fidelity.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    Die Kohärenz von quantenmechanischer Information, gespeichert in einem Qubit-Register, wird analysiert. Dieses Register besteht aus einer Spinkette mit endlichem Abstand zwischen den Spins. Zur realistischeren Modellierung wird eine irreversible Wechselwirkung mit einem umgebenden Wärmebad angenommen und das kombinierte System durch ein Spin-Boson-Model beschrieben. Die Wechselwirkung verursacht Dekohärenz, die zu einem Verschwinden der gespeicherten Information führt. Es werden Methoden zur Verlangsamung oder Unterbindung von Dekohärenz untersucht. Dazu zählen sowohl die Codierung in dekohärenzfreie Unterräume, als auch Quantenfehlerkorrektur. In beiden Fällen wird Information in einem Unterraum des zur Spinkette gehörigen Hilbertraums codiert. Die Güte dieser Codes im Schutz vor Dekohärenz wird bewertet. Als Maß dient eine über alle Zustände des Codes gemittelte Fidelity.German
    Creators:
    CreatorsEmail
    Borghoff, Stefanstb@thp.uni-koeln.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-27913
    Subjects: Physics
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    Dekohärenz Rauschen Güte Dekohärenzfrei FehlerkorrekturGerman
    decoherence qubit noise fidelity error-correctionEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Institut für Theoretische Physik
    Language: English
    Date: 2009
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 21 June 2009
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 05 Aug 2009 12:22:44
    Referee
    NameAcademic Title
    Klesse, RochusDr
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2791

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