論文の概要: Towards Demonstrating Fault Tolerance in Small Circuits Using Bacon-Shor Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.02079v1
• Date: Wed, 4 Aug 2021 14:24:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-19 22:33:09.955857
• Title: Towards Demonstrating Fault Tolerance in Small Circuits Using Bacon-Shor Codes
• Title（参考訳）: Bacon-Shor符号を用いた小型回路の耐故障性実証に向けて
• Authors: Ariel Shlosberg, Anthony M. Polloreno, and Graeme Smith
• Abstract要約: 我々は、量子回路をフォールトトレラントに実装する次のステップについて研究する。 偏極雑音モデルにおけるパウリ誤差率$p$の擬似閾値を計算する。 複数ラウンドの安定化器測定により、最後に1ラウンドを実施した場合よりも改善が期待できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.352699766206807
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error correction is necessary to perform large-scale quantum computations in the presence of noise and decoherence. As a result, several aspects of quantum error correction have already been explored. These have been primarily studies of quantum memory[1, 2], an important first step towards quantum computation, where the objective is to increase the lifetime of the encoded quantum information. Additionally, several works have explored the implementation of logical gates[3-5]. In this work we study a next step - fault-tolerantly implementing quantum circuits. We choose the $[[4, 1, 2]]$ Bacon-Shor subsystem code, which has a particularly simple error-detection circuit. Through both numerics and site-counting arguments, we compute pseudo-thresholds for the Pauli error rate $p$ in a depolarizing noise model, below which the encoded circuits outperform the unencoded circuits. These pseudo-threshold values are shown to be as high as $p=3\%$ for short circuits, and $p=0.6\%$ for circuits of moderate depth. Additionally, we see that multiple rounds of stabilizer measurements give an improvement over performing a single round at the end. This provides a concrete suggestion for a small-scale fault-tolerant demonstration of a quantum algorithm that could be accessible with existing hardware.
• Abstract（参考訳）: ノイズとデコヒーレンスの存在下で大規模量子計算を行うには、量子誤差補正が必要である。 その結果、量子誤差補正のいくつかの側面は既に検討されている。 これらは主に量子メモリ[1, 2]の研究であり、量子計算への重要な第一歩であり、その目的はエンコードされた量子情報の寿命を増加させることである。 さらに、論理ゲート[3-5]の実装についてもいくつかの研究がなされている。 本研究では,次のステップフォールト耐性を持つ量子回路について検討する。 我々は、特に単純なエラー検出回路を持つ、$[[4, 1, 2]$ Bacon-Shorサブシステムコードを選択する。 数値論とサイトカウント論の両方を通じて、非符号化回路を上回らせる非分極ノイズモデルにおいて、pauliエラーレートの擬似スレッショルドをp$で計算する。 これらの擬似threshold値は、短い回路では$p=3\%$、適度な深さの回路では$p=0.6\%$である。 さらに, 複数ラウンドの安定化器測定により, 終盤の1ラウンドよりも改善が見られた。 これは、既存のハードウェアでアクセス可能な量子アルゴリズムの小規模なフォールトトレラントなデモを具体的に提案する。

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