論文の概要: Realization of real-time fault-tolerant quantum error correction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.07505v1
- Date: Thu, 15 Jul 2021 17:57:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-22 05:14:53.584243
- Title: Realization of real-time fault-tolerant quantum error correction
- Title（参考訳）: リアルタイムフォールトトレラント量子誤差補正の実現
- Authors: C. Ryan-Anderson, J. G. Bohnet, K. Lee, D. Gresh, A. Hankin, J. P.
Gaebler, D. Francois, A. Chernoguzov, D. Lucchetti, N. C. Brown, T. M.
Gatterman, S. K. Halit, K. Gilmore, J. Gerber, B. Neyenhuis, D. Hayes, and R.
P. Stutz
- Abstract要約: 10量子ビットQCCDトラップイオン量子コンピュータを用いて1つの論理量子ビットを符号化する。
我々は、平均論理SPAM誤差が1.7(6)×10-3$であるのに対して、平均物理SPAMエラーが2.4(8)×10-3$であるのに対して、平均論理SPAM誤差は1.7(6)×10-3$である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Correcting errors in real time is essential for reliable large-scale quantum
computations. Realizing this high-level function requires a system capable of
several low-level primitives, including single-qubit and two-qubit operations,
mid-circuit measurements of subsets of qubits, real-time processing of
measurement outcomes, and the ability to condition subsequent gate operations
on those measurements. In this work, we use a ten qubit QCCD trapped-ion
quantum computer to encode a single logical qubit using the $[[7,1,3]]$ color
code, first proposed by Steane~\cite{steane1996error}. The logical qubit is
initialized into the eigenstates of three mutually unbiased bases using an
encoding circuit, and we measure an average logical SPAM error of $1.7(6)
\times 10^{-3}$, compared to the average physical SPAM error $2.4(8) \times
10^{-3}$ of our qubits. We then perform multiple syndrome measurements on the
encoded qubit, using a real-time decoder to determine any necessary corrections
that are done either as software updates to the Pauli frame or as physically
applied gates. Moreover, these procedures are done repeatedly while maintaining
coherence, demonstrating a dynamically protected logical qubit memory.
Additionally, we demonstrate non-Clifford qubit operations by encoding a
logical magic state with an error rate below the threshold required for magic
state distillation. Finally, we present system-level simulations that allow us
to identify key hardware upgrades that may enable the system to reach the
pseudo-threshold.
- Abstract（参考訳）: 信頼性の高い大規模量子計算には,リアルタイムの誤り訂正が不可欠である。
この高レベル関数を実現するには、シングルキュービットと2キュービットの操作、キュービットのサブセットの中間回路計測、測定結果のリアルタイム処理、その後のゲート操作の条件付けなど、いくつかの低レベルプリミティブを必要とする。
本研究では,10量子ビットQCCDトラップイオン量子コンピュータを用いて,Steane~\cite{steane 1996error} が最初に提案した$[7,1,3] のカラーコードを用いて1つの論理量子ビットを符号化する。
論理量子ビットは符号化回路を用いて3つの非バイアス基底の固有状態に初期化され、平均論理SPAM誤差は1.7(6) \times 10^{-3}$であり、平均物理SPAM誤差は2.4(8) \times 10^{-3}$である。
符号化されたキュービット上で複数のシンドロームの測定を行い、リアルタイムデコーダを使用して、pauliフレームへのソフトウェア更新や物理的に適用されるゲートとして行われる必要な修正を決定する。
さらに、これらの手順はコヒーレンスを維持しながら繰り返し行われ、動的に保護された論理キュービットメモリを示す。
さらに,マジック状態蒸留に必要なしきい値以下の誤差率で論理マジック状態を符号化することにより,非クリフォード量子ビット演算を示す。
最後に、システムレベルでのシミュレーションを行い、システムの疑似スレッショルドへの到達を可能にする重要なハードウェアアップグレードを識別する。
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