論文の概要: Single-shot quantum error correction with the three-dimensional subsystem toric code

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.02621v1
• Date: Fri, 4 Jun 2021 17:35:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-27 21:01:14.660110
• Title: Single-shot quantum error correction with the three-dimensional subsystem toric code
• Title（参考訳）: 3次元サブシステム toric 符号を用いた単発量子誤差補正
• Authors: Aleksander Kubica, Michael Vasmer
• Abstract要約: 我々は新しいトポロジカル量子コード、三次元サブシステムトーリックコード(3D STC)を導入する。 3次元STCは、開境界条件の立方体格子上での重量の幾何的に局所的なパリティチェックを測定することで実現できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 77.34726150561087
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We introduce a new topological quantum code, the three-dimensional subsystem toric code (3D STC), which is a generalization of the stabilizer toric code. The 3D STC can be realized by measuring geometrically-local parity checks of weight at most three on the cubic lattice with open boundary conditions. We prove that single-shot quantum error correction (QEC) is possible with the 3D STC, i.e., one round of local parity-check measurements suffices to perform reliable QEC even in the presence of measurement errors. We also propose an efficient single-shot QEC strategy for the 3D STC and investigate its performance. In particular, we numerically estimate the resulting storage threshold against independent bit-flip, phase-flip and measurement errors to be $p_\text{STC} \approx 1.045\%$. Such a high threshold together with local parity-check measurements of small weight make the 3D STC particularly appealing for realizing fault-tolerant quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,3次元サブシステムトーリック符号(3D STC)を導入し,安定化器トーリック符号の一般化について述べる。 3次元STCは、開境界条件の立方体格子上での重量の幾何的に局所的なパリティチェックを測定することで実現できる。 単発の量子誤差補正(QEC)は3D STC、すなわち1ラウンドの局所パリティチェック測定で可能であり、測定誤差がある場合でも信頼性の高いQECを実行するのに十分であることを示す。 また、3D STCのための効率的なシングルショットQEC戦略を提案し、その性能について検討する。 特に、独立ビットフリップ、位相フリップ、測定誤差に対して得られた記憶閾値を$p_\text{STC} \approx 1.045\%$と数値的に推定する。 このような高閾値と小重量の局所パリティチェック測定は、3D STCを特にフォールトトレラント量子コンピューティングの実現にアピールする。

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