論文の概要: Hardware-Efficient, Fault-Tolerant Quantum Computation with Rydberg Atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.13501v3
• Date: Tue, 3 May 2022 16:35:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-29 06:55:54.691262
• Title: Hardware-Efficient, Fault-Tolerant Quantum Computation with Rydberg Atoms
• Title（参考訳）: rydberg原子を用いたハードウェア効率・フォールトトレラント量子計算
• Authors: Iris Cong, Harry Levine, Alexander Keesling, Dolev Bluvstein, Sheng-Tao Wang, Mikhail D. Lukin
• Abstract要約: 我々は中性原子量子コンピュータにおいてエラー源の完全な特徴付けを行う。 計算部分空間外の状態への原子量子ビットの崩壊に伴う最も重要なエラーに対処する,新しい,明らかに効率的な手法を開発した。 我々のプロトコルは、アルカリ原子とアルカリ原子の両方にエンコードされた量子ビットを持つ最先端の中性原子プラットフォームを用いて、近い将来に実装できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 55.41644538483948
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Neutral atom arrays have recently emerged as a promising platform for quantum information processing. One important remaining roadblock for the large-scale application of these systems is the ability to perform error-corrected quantum operations. To entangle the qubits in these systems, atoms are typically excited to Rydberg states, which could decay or give rise to various correlated errors that cannot be addressed directly through traditional methods of fault-tolerant quantum computation. In this work, we provide the first complete characterization of these sources of error in a neutral-atom quantum computer and propose hardware-efficient, fault-tolerant quantum computation schemes that mitigate them. Notably, we develop a novel and distinctly efficient method to address the most important errors associated with the decay of atomic qubits to states outside of the computational subspace. These advances allow us to significantly reduce the resource cost for fault-tolerant quantum computation compared to existing, general-purpose schemes. Our protocols can be implemented in the near-term using state-of-the-art neutral atom platforms with qubits encoded in both alkali and alkaline-earth atoms.
• Abstract（参考訳）: ニュートラル原子配列は近年、量子情報処理のための有望なプラットフォームとして出現している。 これらのシステムの大規模応用における重要な障害の一つは、誤り訂正量子演算を行う能力である。 これらの系の量子ビットを絡めるために、原子は典型的にはリドベルク状態に興奮し、従来のフォールトトレラント量子計算では直接処理できない様々な相関エラーを生じさせる可能性がある。 本研究では、中性原子量子コンピュータにおけるこれらのエラー源の完全な解析を行い、ハードウェア効率の良いフォールトトレラントな量子計算手法を提案する。 特に,計算部分空間外の状態に対する原子量子ビットの減衰に伴う最も重要な誤りに対処するために,新規かつ明確な効率のよい手法を開発した。 これらの進歩により、既存の汎用スキームと比較してフォールトトレラント量子計算のリソースコストを大幅に削減できる。 我々のプロトコルは、アルカリおよびアルカリ土類原子の両方にエンコードされた量子ビットを持つ最先端中性原子プラットフォームを用いて、短期的に実装できる。

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