論文の概要: Crosstalk Suppression for Fault-tolerant Quantum Error Correction with Trapped Ions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.11366v2
• Date: Thu, 24 Jun 2021 15:01:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-20 00:28:49.693451
• Title: Crosstalk Suppression for Fault-tolerant Quantum Error Correction with Trapped Ions
• Title（参考訳）: トラッピングイオンによるフォールトトレラント量子誤差補正のためのクロストーク抑制
• Authors: Pedro Parrado-Rodr\'iguez, Ciar\'an Ryan-Anderson, Alejandro Bermudez and Markus M\"uller
• Abstract要約: 本稿では、電波トラップで閉じ込められた1本のイオン列をベースとした量子計算アーキテクチャにおけるクロストーク誤差の研究を行い、個別に調整されたレーザービームで操作する。 この種の誤差は、理想的には、異なるアクティブな量子ビットのセットで処理される単一量子ゲートと2量子ビットの量子ゲートが適用されている間は、未修正のままであるオブザーバー量子ビットに影響を及ぼす。 我々は,第1原理からクロストーク誤りを微視的にモデル化し,コヒーレント対非コヒーレントなエラーモデリングの重要性を示す詳細な研究を行い,ゲートレベルでクロストークを積極的に抑制するための戦略について議論する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.997667081978825
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Physical qubits in experimental quantum information processors are inevitably exposed to different sources of noise and imperfections, which lead to errors that typically accumulate hindering our ability to perform long computations reliably. Progress towards scalable and robust quantum computation relies on exploiting quantum error correction (QEC) to actively battle these undesired effects. In this work, we present a comprehensive study of crosstalk errors in a quantum-computing architecture based on a single string of ions confined by a radio-frequency trap, and manipulated by individually-addressed laser beams. This type of errors affects spectator qubits that, ideally, should remain unaltered during the application of single- and two-qubit quantum gates addressed at a different set of active qubits. We microscopically model crosstalk errors from first principles and present a detailed study showing the importance of using a coherent vs incoherent error modelling and, moreover, discuss strategies to actively suppress this crosstalk at the gate level. Finally, we study the impact of residual crosstalk errors on the performance of fault-tolerant QEC numerically, identifying the experimental target values that need to be achieved in near-term trapped-ion experiments to reach the break-even point for beneficial QEC with low-distance topological codes.
• Abstract（参考訳）: 実験的な量子情報プロセッサの物理的量子ビットは必然的に異なるノイズや不完全さの源に晒されるため、長い計算を確実に行う能力を妨げるようなエラーが発生する。 スケーラブルで堅牢な量子計算の進歩は、これらの望ましくない効果に積極的に対処するために量子エラー補正(QEC)を活用することに依存する。 本稿では,高周波トラップによって閉じ込められ,個別に配置されたレーザ光によって操作されるイオン列に基づく量子計算アーキテクチャにおけるクロストーク誤差の包括的研究を行う。 このタイプのエラーはspectator qubitsに影響を与え、理想的には、1つの量子ゲートと2つの量子ゲートが異なるアクティブな量子ビットのセットで処理されている間は不変である。 我々は,第1原理からクロストーク誤りを微視的にモデル化し,コヒーレント対非コヒーレント誤差モデリングの重要性を示す詳細な研究を行い,ゲートレベルでクロストークを積極的に抑制するための戦略について議論する。 最後に, 耐故障性QECの性能に及ぼす残差クロストーク誤差の影響について検討し, 低距離トポロジカル符号を用いた有益QECの破断点に到達するために, 短期捕捉イオン実験で達成すべき実験目標値を特定する。

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