論文の概要: Resolving catastrophic error bursts from cosmic rays in large arrays of
superconducting qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.05219v1
- Date: Mon, 12 Apr 2021 06:03:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-04 02:01:53.564512
- Title: Resolving catastrophic error bursts from cosmic rays in large arrays of
superconducting qubits
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビットの大規模配列における宇宙線による壊滅的エラーバーストの解法
- Authors: Matt McEwen, Lara Faoro, Kunal Arya, Andrew Dunsworth, Trent Huang,
Seon Kim, Brian Burkett, Austin Fowler, Frank Arute, Joseph C. Bardin,
Andreas Bengtsson, Alexander Bilmes, Bob B. Buckley, Nicholas Bushnell, Zijun
Chen, Roberto Collins, Sean Demura, Alan R. Derk, Catherine Erickson, Marissa
Giustina, Sean D. Harrington, Sabrina Hong, Evan Jeffrey, Julian Kelly, Paul
V. Klimov, Fedor Kostritsa, Pavel Laptev, Aditya Locharla, Xiao Mi, Kevin C.
Miao, Shirin Montazeri, Josh Mutus, Ofer Naaman, Matthew Neeley, Charles
Neill, Alex Opremcak, Chris Quintana, Nicholas Redd, Pedram Roushan, Daniel
Sank, Kevin J. Satzinger, Vladimir Shvarts, Theodore White, Z. Jamie Yao,
Ping Yeh, Juhwan Yoo, Yu Chen, Vadim Smelyanskiy, John M. Martinis, Hartmut
Neven, Anthony Megrant, Lev Ioffe, Rami Barends
- Abstract要約: 高エネルギー放射線は、パイロット超伝導量子デバイスにおけるエラーの原因として特定されている。
ここでは、大規模量子プロセッサに影響を及ぼす高エネルギー光を観察する。
我々は、全ての量子ビットのエネルギーコヒーレンスを同時にかつ著しく制限し、チップ全体の故障を引き起こすような、大きな準粒子のバーストを同定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 32.35159827482467
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Scalable quantum computing can become a reality with error correction,
provided coherent qubits can be constructed in large arrays. The key premise is
that physical errors can remain both small and sufficiently uncorrelated as
devices scale, so that logical error rates can be exponentially suppressed.
However, energetic impacts from cosmic rays and latent radioactivity violate
both of these assumptions. An impinging particle ionizes the substrate,
radiating high energy phonons that induce a burst of quasiparticles, destroying
qubit coherence throughout the device. High-energy radiation has been
identified as a source of error in pilot superconducting quantum devices, but
lacking a measurement technique able to resolve a single event in detail, the
effect on large scale algorithms and error correction in particular remains an
open question. Elucidating the physics involved requires operating large
numbers of qubits at the same rapid timescales as in error correction, exposing
the event's evolution in time and spread in space. Here, we directly observe
high-energy rays impacting a large-scale quantum processor. We introduce a
rapid space and time-multiplexed measurement method and identify large bursts
of quasiparticles that simultaneously and severely limit the energy coherence
of all qubits, causing chip-wide failure. We track the events from their
initial localised impact to high error rates across the chip. Our results
provide direct insights into the scale and dynamics of these damaging error
bursts in large-scale devices, and highlight the necessity of mitigation to
enable quantum computing to scale.
- Abstract（参考訳）: スケーラブルな量子コンピューティングは誤り訂正によって現実になり、コヒーレントな量子ビットは大きな配列で構築できる。
鍵となる前提は、物理的エラーはデバイススケールと十分に関連付けられていないため、論理的エラー率を指数関数的に抑制できるということである。
しかし、宇宙線と潜伏放射能によるエネルギー的影響はこれらの仮定の両方に反する。
衝突粒子は基板を電離し、準粒子のバーストを誘発する高エネルギーフォノンを放射し、デバイス全体のクビットコヒーレンスを破壊する。
高エネルギー放射線は、パイロット超伝導量子デバイスにおけるエラーの原因として特定されているが、単一の事象を詳細に解決できる測定技術が欠如しているため、大規模なアルゴリズムやエラー訂正の影響は未解決のままである。
関連する物理学の解明には、エラー訂正と同じ時間スケールで大量の量子ビットを動作させ、時間の経過と空間の広がりを露呈する必要がある。
ここでは、大規模量子プロセッサに影響を及ぼす高エネルギー光を直接観測する。
高速空間および時間多重計測法を導入し,全量子ビットのエネルギーコヒーレンスを最大かつ厳しく制限し,チップ全体の故障を引き起こす準粒子の大バーストを同定する。
イベントを、最初のローカライズされた影響からチップ全体の高いエラー率まで追跡する。
本研究は,大規模デバイスにおけるこれらの損傷的エラーバーストのスケールとダイナミクスを直接把握し,量子コンピューティングのスケールアップを実現するための緩和の必要性を浮き彫りにする。
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