論文の概要: Error mitigation for universal gates on encoded qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.04915v2
• Date: Tue, 12 Oct 2021 15:48:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-08 18:12:39.300703
• Title: Error mitigation for universal gates on encoded qubits
• Title（参考訳）: 符号化量子ビット上のユニバーサルゲートの誤差緩和
• Authors: Christophe Piveteau, David Sutter, Sergey Bravyi, Jay M. Gambetta, Kristan Temme
• Abstract要約: 物理雑音率に逆比例するTゲートを多数有するClifford+T回路の実装法を示す。 このような回路は、最先端の古典的シミュレーションアルゴリズムには及ばない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.774786149181392
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The Eastin-Knill theorem states that no quantum error correcting code can have a universal set of transversal gates. For CSS codes that can implement Clifford gates transversally it suffices to provide one additional non-Clifford gate, such as the T-gate, to achieve universality. Common methods to implement fault-tolerant T-gates like magic state distillation generate a significant hardware overhead that will likely prevent their practical usage in the near-term future. Recently methods have been developed to mitigate the effect of noise in shallow quantum circuits that are not protected by error correction. Error mitigation methods require no additional hardware resources but suffer from a bad asymptotic scaling and apply only to a restricted class of quantum algorithms. In this work, we combine both approaches and show how to implement encoded Clifford+T circuits where Clifford gates are protected from noise by error correction while errors introduced by noisy encoded T-gates are mitigated using the quasi-probability method. As a result, Clifford+T circuits with a number of T-gates inversely proportional to the physical noise rate can be implemented on small error-corrected devices without magic state distillation. We argue that such circuits can be out of reach for state-of-the-art classical simulation algorithms.
• Abstract（参考訳）: eastin-knill の定理では、量子誤り訂正符号は超越ゲートの普遍的な集合を持つことができない。 クリフォードゲートを実装したcssコードでは、tゲートのような非クリフォードゲートを追加して普遍性を実現するだけで十分である。 マジック状態蒸留のようなフォールトトレラントなtゲートを実装する一般的な方法は、ハードウェアのオーバーヘッドを発生させ、近い将来に実用的利用を妨げる可能性がある。 近年,誤り訂正によって保護されない浅量子回路におけるノイズの影響を軽減する手法が開発されている。 誤差緩和法は追加のハードウェアリソースを必要としないが、漸近的なスケーリングに悩まされ、制限された量子アルゴリズムにのみ適用される。 本研究では,両手法を組み合わせてClifford+T回路の実装方法を示す。Cliffordゲートは誤り訂正によりノイズから保護され,ノイズ符号化Tゲートによる誤差は準確率法により緩和される。 その結果、物理ノイズ率に逆比例する多数のTゲートを有するクリフォード+T回路を、マジック状態蒸留なしで小さな誤差補正装置に実装することができる。 このような回路は最先端の古典的シミュレーションアルゴリズムでは不可能である。

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