論文の概要: Fault-tolerant parity readout on a shuttling-based trapped-ion quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.06368v1
• Date: Tue, 13 Jul 2021 20:08:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-22 11:26:40.048585
• Title: Fault-tolerant parity readout on a shuttling-based trapped-ion quantum computer
• Title（参考訳）: シャットリング型トラップイオン量子コンピュータにおけるフォールトトレラントパリティ読み出し
• Authors: Janine Hilder and Daniel Pijn and Oleksiy Onishchenko and Alexander Stahl and Maximilian Orth and Bj\"orn Lekitsch and Andrea Rodriguez-Blanco and Markus M\"uller and Ferdinand Schmidt-Kaler and Ulrich Poschinger
• Abstract要約: 耐故障性ウェイト4パリティチェック測定方式を実験的に実証した。 フラグ条件パリティ測定の単発忠実度は93.2(2)%である。 このスキームは、安定化器量子誤り訂正プロトコルの幅広いクラスにおいて必須な構成要素である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 64.47265213752996
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum error correction requires the detection of errors by reliable measurements of suitable multi-qubit correlation operators. Here, we experimentally demonstrate a fault-tolerant weight-4 parity check measurement scheme. An additional 'flag' qubit serves to detect errors occurring throughout the parity measurement, which would otherwise proliferate into uncorrectable weight-2 errors on the qubit register. We achieve a flag-conditioned parity measurement single-shot fidelity of 93.2(2)\%. Deliberately injecting bit and phase-flip errors, we show that the fault-tolerant protocol is capable of reliably intercepting such faults. For holistic benchmarking of the parity measurement scheme, we use entanglement witnessing to show that the implemented circuit generates genuine six-qubit multi-partite entanglement. The fault-tolerant parity measurement scheme is an essential building block in a broad class of stabilizer quantum error correction protocols, including topological color codes. Our hardware platform is based on atomic ions stored in a segmented microchip ion trap. The qubit register is dynamically reconfigured via shuttling operations, enabling effective full connectivity without operational cross-talk, which provides key capabilities for scalable fault-tolerant quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正には、適切な多ビット相関演算子の信頼性測定による誤差検出が必要である。 本稿では,耐故障性ウェイト4パリティチェック測定方式を実験的に実証する。 追加の 'flag' qubit はパリティ測定で発生するエラーを検出するのに役立ち、そうでなければqubitレジスタで修正不能な weight-2 エラーに増殖する。 フラグ条件付きパリティ測定の単発忠実度は93.2(2)\%である。 ビットやフェーズフリップのエラーを意図的に注入することで、フォールトトレラントプロトコルが確実に障害をインターセプトできることを示す。 パリティ測定方式の総合ベンチマークでは、実装回路が真正の6量子ビットのマルチパーティタイトエンタングルメントを生成することを示すために、エンタングルメント証人を用いる。 フォールトトレラントパリティ測定スキームは、トポロジカルカラーコードを含む広範囲の安定化器量子エラー補正プロトコルにおいて、必須なビルディングブロックである。 我々のハードウェアプラットフォームは、セグメント化されたマイクロチップイオントラップに格納された原子イオンに基づいている。 qubitレジスタはシャットリング操作によって動的に再構成されるため、運用クロストークなしで効率的なフル接続が可能になる。

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