論文の概要: Optical demonstration of quantum fault-tolerant threshold

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.08927v1
• Date: Wed, 16 Dec 2020 13:23:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-20 11:22:56.104355
• Title: Optical demonstration of quantum fault-tolerant threshold
• Title（参考訳）: 量子フォールトトレラントしきい値の光学的実証
• Authors: Kai Sun, Jin-Shi Xu, Xiao-Ye Xu, Yong-Jian Han, Chuan-Feng Li, and Guang-Can Guo
• Abstract要約: 実用的な量子計算における大きな課題は、量子システムと環境との相互作用によって引き起こされる不可解な誤りである。 論理量子ビットをいくつかの物理量子ビットで符号化したフォールトトレラントスキームは、誤りの存在下で論理量子ビットの正しい出力を可能にする。 本稿では,特殊耐故障プロトコルにおけるしきい値の存在を実験的に実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.6098148548199047
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A major challenge in practical quantum computation is the ineludible errors caused by the interaction of quantum systems with their environment. Fault-tolerant schemes, in which logical qubits are encoded by several physical qubits, enable correct output of logical qubits under the presence of errors. However, strict requirements to encode qubits and operators render the implementation of a full fault-tolerant computation challenging even for the achievable noisy intermediate-scale quantum technology. Here, we experimentally demonstrate the existence of the threshold in a special fault-tolerant protocol. Four physical qubits are implemented using 16 optical spatial modes, in which 8 modes are used to encode two logical qubits. The experimental results clearly show that the probability of correct output in the circuit, formed with fault-tolerant gates, is higher than that in the corresponding non-encoded circuit when the error rate is below the threshold. In contrast, when the error rate is above the threshold, no advantage is observed in the fault-tolerant implementation. The developed high-accuracy optical system may provide a reliable platform to investigate error propagation in more complex circuits with fault-tolerant gates.
• Abstract（参考訳）: 実用的な量子計算における大きな課題は、量子システムと環境の相互作用によって生じる不可解な誤差である。 論理キュービットを複数の物理キュービットで符号化するフォールトトレラントスキームは、エラーの存在下で論理キュービットの正しい出力を可能にする。 しかし、量子ビットと演算子をエンコードする厳格な要件は、実現可能なノイズの多い中間スケール量子技術でさえも、完全なフォールトトレラントな計算の実装を困難にしている。 本稿では,特殊耐故障プロトコルにおけるしきい値の存在を実験的に実証する。 4つの物理量子ビットは16の光空間モードで実装され、8つのモードで2つの論理量子ビットを符号化する。 実験の結果、フォールトトレラントゲートで形成された回路内の正しい出力の確率は、誤差率がしきい値より低い場合に対応する非符号化回路よりも高いことが明らかとなった。 対照的に、エラー率がしきい値を超えると、フォールトトレラントな実装では利点は見られません。 開発した高精度光学系は、耐故障ゲートを有するより複雑な回路におけるエラー伝搬を調査するための信頼性の高いプラットフォームを提供することができる。

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