論文の概要: Fault-tolerant qubit from a constant number of components

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.08213v2
• Date: Tue, 7 Dec 2021 22:37:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-23 23:34:29.897414
• Title: Fault-tolerant qubit from a constant number of components
• Title（参考訳）: 一定数のコンポーネントからのフォールトトレラント量子ビット
• Authors: Kianna Wan, Soonwon Choi, Isaac H. Kim, Noah Shutty, Patrick Hayden
• Abstract要約: 複数の技術におけるゲートエラー率は、フォールトトレラント量子計算に必要なしきい値を下回っている。 本稿では,少数の実験部品から組み立てることができるフォールトトレラント量子コンピューティング手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0499611180329804
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: With gate error rates in multiple technologies now below the threshold required for fault-tolerant quantum computation, the major remaining obstacle to useful quantum computation is scaling, a challenge greatly amplified by the huge overhead imposed by quantum error correction itself. We propose a fault-tolerant quantum computing scheme that can nonetheless be assembled from a small number of experimental components, potentially dramatically reducing the engineering challenges associated with building a large-scale fault-tolerant quantum computer. Our scheme has a threshold of 0.39% for depolarising noise, assuming that memory errors are negligible. In the presence of memory errors, the logical error rate decays exponentially with $\sqrt{T/\tau}$, where $T$ is the memory coherence time and $\tau$ is the timescale for elementary gates. Our approach is based on a novel procedure for fault-tolerantly preparing three-dimensional cluster states using a single actively controlled qubit and a pair of delay lines. Although a circuit-level error may propagate to a high-weight error, the effect of this error on the prepared state is always equivalent to that of a constant-weight error. We describe how the requisite gates can be implemented using existing technologies in quantum photonic and phononic systems. With continued improvements in only a few components, we expect these systems to be promising candidates for demonstrating fault-tolerant quantum computation with a comparatively modest experimental effort.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子計算に必要なしきい値より下にある複数の技術では、有用な量子計算の主要な障害はスケーリングであり、量子エラー補正自体が課す大きなオーバーヘッドによって大幅に増幅される。 我々は、少数の実験コンポーネントから組み立てることができるフォールトトレラント量子コンピューティングスキームを提案し、大規模なフォールトトレラント量子コンピュータを構築する際のエンジニアリング上の課題を劇的に軽減する可能性がある。 提案方式は,メモリエラーが無視できると仮定して,ノイズの非分極化に0.39%のしきい値を有する。 メモリエラーがある場合、論理誤差率は$\sqrt{T/\tau}$で指数関数的に減衰し、$T$はメモリコヒーレンス時間、$\tau$は基本的なゲートの時間スケールである。 提案手法は,1つのアクティブ制御量子ビットと1対の遅延線を用いて,フォールトトレラント的に3次元クラスタ状態を作成する新しい手法に基づく。 回路レベルの誤差はハイウェイトエラーに伝播するが、このエラーが準備された状態に与える影響は常に一定ウェイトエラーと等価である。 本稿では,量子フォトニクスおよびフォノン系における既存の技術を用いて,必要ゲートの実装方法について述べる。 少数のコンポーネントの継続的な改善により、これらのシステムは比較的控えめな実験でフォールトトレラント量子計算を実証するための有望な候補になることを期待している。

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