論文の概要: Universal Fault-Tolerant Quantum Computing with Stabiliser Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.05260v2
• Date: Thu, 20 May 2021 03:55:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-21 07:59:46.807405
• Title: Universal Fault-Tolerant Quantum Computing with Stabiliser Codes
• Title（参考訳）: 安定化器符号を用いたユニバーサルフォールトトレラント量子コンピューティング
• Authors: Paul Webster, Michael Vasmer, Thomas R. Scruby, and Stephen D. Bartlett
• Abstract要約: 量子コンピュータは普遍論理ゲートとフォールトトレラント論理ゲートの両方を持つべきである。 ノーゴー定理のいくつかは、フォールトトレラント論理ゲートの集合が普遍的である方法を制約している。 安定化器符号を用いたユニバーサルフォールトトレラント論理の汎用フレームワークを提案する。 論理ゲートの非一意的な実装が、no-go定理を回避するための一般的なアプローチを提供することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The quantum logic gates used in the design of a quantum computer should be both universal, meaning arbitrary quantum computations can be performed, and fault-tolerant, meaning the gates keep errors from cascading out of control. A number of no-go theorems constrain the ways in which a set of fault-tolerant logic gates can be universal. These theorems are very restrictive, and conventional wisdom holds that a universal fault-tolerant logic gate set cannot be implemented natively, requiring us to use costly distillation procedures for quantum computation. Here, we present a general framework for universal fault-tolerant logic with stabiliser codes, together with a no-go theorem that reveals the very broad conditions constraining such gate sets. Our theorem applies to a wide range of stabiliser code families, including concatenated codes and conventional topological stabiliser codes such as the surface code. The broad applicability of our no-go theorem provides a new perspective on how the constraints on universal fault-tolerant gate sets can be overcome. In particular, we show how non-unitary implementations of logic gates provide a general approach to circumvent the no-go theorem, and we present a rich landscape of constructions for logic gate sets that are both universal and fault-tolerant. That is, rather than restricting what is possible, our no-go theorem provides a signpost to guide us to new, efficient architectures for fault-tolerant quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの設計に使用される量子論理ゲートは普遍的であり、任意の量子計算を行うことができ、フォールトトレラントである。 多くのno-go定理は、フォールトトレラント論理ゲートの集合が普遍的になる方法を制限する。 これらの定理は非常に限定的であり、従来の知見では普遍的フォールトトレラント論理ゲート集合はネイティブに実装できず、量子計算にコストのかかる蒸留手順を使わなければならない。 本稿では、stabiliser符号を持つ普遍的フォールトトレラント論理の一般的な枠組みと、そのようなゲート集合を制約する非常に広い条件を明らかにするno-go定理を提案する。 我々の定理は、連結符号や表面符号のような従来の位相安定化符号を含む幅広い安定化符号群に適用される。 ノーゴー定理の広範な適用性は、普遍フォールトトレラントゲート集合に対する制約を克服する新しい視点を与える。 特に、論理ゲートの非ユニタリ実装がno-go定理を回避する一般的なアプローチを提供する方法を示し、普遍的かつフォールトトレラントな論理ゲート集合の構成の豊かなランドスケープを示す。 つまり、可能なものを制限するのではなく、私たちのno-go定理は、フォールトトレラントな量子コンピューティングのための新しい効率的なアーキテクチャへ導くサインポストを提供する。

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