論文の概要: Efficient and robust certification of genuine multipartite entanglement
in noisy quantum error correction circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.02941v1
- Date: Tue, 6 Oct 2020 18:00:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-29 20:14:57.321404
- Title: Efficient and robust certification of genuine multipartite entanglement
in noisy quantum error correction circuits
- Title（参考訳）: ノイズ量子誤り訂正回路における真の多部絡みの効率的かつ堅牢な証明
- Authors: Andrea Rodriguez-Blanco, Alejandro Bermudez, Markus M\"uller, Farid
Shahandeh
- Abstract要約: 実効多部絡み(GME)認証のための条件付き目撃手法を導入する。
線形な二分割数における絡み合いの検出は, 多数の測定値によって線形にスケールし, GMEの認証に十分であることを示す。
本手法は, 距離3の位相的カラーコードとフラグベースの耐故障バージョンにおける安定化作用素の雑音可読化に適用する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 58.720142291102135
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Ensuring the correct functioning of quantum error correction (QEC) circuits
is crucial to achieve fault tolerance in realistic quantum processors subjected
to noise. The first checkpoint for a fully operational QEC circuit is to create
genuine multipartite entanglement across all subsystems of physical qubits. We
introduce a conditional witnessing technique to certify genuine multipartite
entanglement (GME) that is efficient in the number of subsystems and,
importantly, robust against experimental noise and imperfections. Specifically,
we prove that the detection of entanglement in a linear number of bipartitions
by a number of measurements that also scales linearly, suffices to certify GME.
Moreover, our method goes beyond the standard procedure of separating the state
from the convex hull of biseparable states, yielding an improved finesse and
robustness compared to previous techniques. We apply our method to the noisy
readout of stabilizer operators of the distance-three topological color code
and its flag-based fault-tolerant version. In particular, we subject the
circuits to combinations of three types of noise, namely, uniform depolarizing
noise, two-qubit gate depolarizing noise, and bit-flip measurement noise. We
numerically compare our method with the standard, yet generally inefficient,
fidelity test and to a pair of efficient witnesses, verifying the increased
robustness of our method. Last but not least, we provide the full translation
of our analysis to a trapped-ion native gate set that makes it suitable for
experimental applications.
- Abstract（参考訳）: ノイズを受ける現実的な量子プロセッサにおいて、量子誤差補正(qec)回路の正しい機能を保証することはフォールトトレランスを達成するために不可欠である。
完全に動作するQEC回路の最初のチェックポイントは、物理量子ビットの全てのサブシステムにまたがる真のマルチパーティ・エンタングルメントを作成することである。
提案手法は, 実験ノイズや不完全性に対して高効率かつ堅牢な, 真のマルチパーティ・エンタングルメント(GME)を証明するための条件付き目撃手法である。
具体的には, 線形な二分割数における絡み合いの検出が, 線形にスケールする多数の測定値により, GMEの認証に十分であることを示す。
さらに, 本手法は, 従来の手法に比べて微細化とロバスト性が向上し, ビセパブル状態の凸殻から状態を切り離す標準的な手順を超越している。
本手法は,距離3トポロジカルカラーコードとそのフラグに基づくフォールトトレラントバージョンのスタビライザ演算子のノイズ読み出しに適用する。
特に,3種類のノイズ,すなわち一様脱分極ノイズ,2量子ゲート脱分極ノイズ,ビットフリップ計測ノイズの組合せについて検討した。
我々は,本手法を標準的な非効率な忠実度試験と,効率的な目撃者のペアと比較し,本手法のロバスト性の向上を検証した。
最後に、我々は分析の完全な翻訳をトラップイオンネイティブゲートセットに提供し、実験的な応用に適しています。
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