論文の概要: Fusion-based quantum computation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.09310v1
• Date: Fri, 22 Jan 2021 20:00:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-14 06:08:32.004035
• Title: Fusion-based quantum computation
• Title（参考訳）: 核融合に基づく量子計算
• Authors: Sara Bartolucci, Patrick Birchall, Hector Bombin, Hugo Cable, Chris Dawson, Mercedes Gimeno-Segovia, Eric Johnston, Konrad Kieling, Naomi Nickerson, Mihir Pant, Fernando Pastawski, Terry Rudolph and Chris Sparrow
• Abstract要約: フュージョンベース量子コンピューティング(Fusion-based quantum computing、FBQC)は、核融合と呼ばれるエンタングリングの測定を、小さな定数サイズのエンタングルド・リソース状態の量子ビット上で行う、普遍量子計算のモデルである。 本稿では,これらのスキームにおける耐故障性と計算を解析するための安定化器形式について紹介する。 このフレームワークは、フォトニクスのような量子コンピューティングの特定の物理系で発生するエラー構造を自然に捉えている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 43.642915252379815
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We introduce fusion-based quantum computing (FBQC) - a model of universal quantum computation in which entangling measurements, called fusions, are performed on the qubits of small constant-sized entangled resource states. We introduce a stabilizer formalism for analyzing fault tolerance and computation in these schemes. This framework naturally captures the error structure that arises in certain physical systems for quantum computing, such as photonics. FBQC can offer significant architectural simplifications, enabling hardware made up of many identical modules, requiring an extremely low depth of operations on each physical qubit and reducing classical processing requirements. We present two pedagogical examples of fault-tolerant schemes constructed in this framework and numerically evaluate their threshold under a hardware agnostic fusion error model including both erasure and Pauli error. We also study an error model of linear optical quantum computing with probabilistic fusion and photon loss. In FBQC the non-determinism of fusion is directly dealt with by the quantum error correction protocol, along with other errors. We find that tailoring the fault-tolerance framework to the physical system allows the scheme to have a higher threshold than schemes reported in literature. We present a ballistic scheme which can tolerate a 10.4% probability of suffering photon loss in each fusion.
• Abstract（参考訳）: 核融合型量子コンピューティング (FBQC) は、核融合と呼ばれる核融合測定を、小さな定数サイズの核融合資源状態の量子ビット上で行う普遍量子計算のモデルである。 これらのスキームにおけるフォールトトレランスと計算を分析するために,スタビライザ形式を導入する。 このフレームワークは、フォトニクスのような量子コンピューティングの特定の物理システムで発生するエラー構造を自然に捉えている。 FBQCは、多くの同一モジュールからなるハードウェアを可能とし、各物理量子ビットの操作深度を極端に低くし、古典的な処理要求を低減できる。 本稿では,本フレームワークで構築した耐故障性スキームの2つの例を示し,そのしきい値を消去とパウリ誤差を含むハードウェア非依存核融合誤差モデルで数値的に評価する。 また,確率的融合と光子損失を伴う線形光量子計算の誤差モデルについても検討した。 fbqcでは、核融合の非決定性は量子誤差補正プロトコルと他の誤差によって直接処理される。 我々は、フォールトトレランスフレームワークを物理システムに合わせることで、スキームが文献で報告されたスキームよりも高いしきい値を持つことを見出した。 核融合における光子損失の10.4%の確率を許容できる弾道スキームを提案する。

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