論文の概要: The cost of universality: A comparative study of the overhead of state
distillation and code switching with color codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.02211v1
- Date: Wed, 6 Jan 2021 19:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-17 17:41:08.036930
- Title: The cost of universality: A comparative study of the overhead of state
distillation and code switching with color codes
- Title（参考訳）: 普遍性のコスト: 状態蒸留のオーバーヘッドとカラーコードによるコード切替の比較研究
- Authors: Michael E. Beverland, Aleksander Kubica, Krysta M. Svore
- Abstract要約: 回路雑音下での2次元カラーコードにおけるTゲートの2つのFT実装を比較した。
コードスイッチングによりTゲートに対して0.07(1)%の回路ノイズ閾値を求める。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 63.62764375279861
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Estimating and reducing the overhead of fault tolerance (FT) schemes is a
crucial step toward realizing scalable quantum computers. Of particular
interest are schemes based on two-dimensional (2D) topological codes such as
the surface and color codes which have high thresholds but lack a natural
implementation of a non-Clifford gate. In this work, we directly compare two
leading FT implementations of the T gate in 2D color codes under circuit noise
across a wide range of parameters in regimes of practical interest. We report
that implementing the T gate via code switching to a 3D color code does not
offer substantial savings over state distillation in terms of either space or
space-time overhead. We find a circuit noise threshold of 0.07(1)% for the T
gate via code switching, almost an order of magnitude below that achievable by
state distillation in the same setting. To arrive at these results, we provide
and simulate an optimized code switching procedure, and bound the effect of
various conceivable improvements. Many intermediate results in our analysis may
be of independent interest. For example, we optimize the 2D color code for
circuit noise yielding its largest threshold to date 0.37(1)%, and adapt and
optimize the restriction decoder finding a threshold of 0.80(5)% for the 3D
color code with perfect measurements under Z noise. Our work provides a
much-needed direct comparison of the overhead of state distillation and code
switching, and sheds light on the choice of future FT schemes and hardware
designs.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレランス(FT)スキームのオーバーヘッドを推定し削減することは、スケーラブルな量子コンピュータを実現するための重要なステップである。
特に興味深いのは、表面および色符号のような2次元(2次元)位相符号に基づくスキームで、閾値が高いが、非クリフォードゲートの自然な実装がない。
本研究では,回路ノイズ下での2次元色符号におけるtゲートの2つの主要なft実装を,実用上興味のある様々なパラメータで直接比較する。
本報告では,3次元カラーコードへのコードスイッチによるTゲートの実装は,空間的・空間的オーバーヘッドの両面において,状態蒸留の大幅な節約にはならない。
コードスイッチングによりTゲートに対して0.07(1)%の回路ノイズ閾値を求める。
これらの結果に到達するため、最適化されたコード切替手順を提供し、様々な改善の効果を限定する。
我々の分析における多くの中間結果は独立した関心事であるかもしれない。
例えば、回路ノイズに対する2Dカラーコードを最大閾値0.37(1)%に最適化し、Zノイズ下での完全な測定で3Dカラーコードに対して0.80(5)%の閾値を求める制限デコーダを適応し、最適化する。
我々の研究は、状態蒸留とコード切替のオーバーヘッドを直接比較し、将来のFTスキームとハードウェア設計の選択に光を当てています。
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