論文の概要: Fault-tolerant syndrome extraction and cat state preparation with fewer qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.02184v1
• Date: Wed, 4 Aug 2021 17:19:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-19 22:22:32.991230
• Title: Fault-tolerant syndrome extraction and cat state preparation with fewer qubits
• Title（参考訳）: フォールトトレラント・シンドロームの抽出とqubits削減による猫状態準備
• Authors: Prithviraj Prabhu and Ben W. Reichardt
• Abstract要約: 2つのフォールトトレラント量子コンピューティングプロトコルに必要な余分な量子ビットを削減する。 重量$w$の安定化器では,1つの断層を許容する安定化器が少なくとも$lceil log w rceil + 1$ ancilla qubitsを必要とすることを示す。 また, 絡み合った猫状態の調製について検討し, 距離3の耐障害性に要するオーバーヘッドが猫状態の大きさの対数性であることを証明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We reduce the extra qubits needed for two fault-tolerant quantum computing protocols: error correction, specifically syndrome bit measurement, and cat state preparation. For distance-three fault-tolerant syndrome extraction, we show an exponential reduction in qubit overhead over the previous best protocol. For a weight-$w$ stabilizer, we demonstrate that stabilizer measurement tolerating one fault needs at most $\lceil \log_2 w \rceil + 1$ ancilla qubits. If qubits reset quickly, four ancillas suffice. We also study the preparation of entangled cat states, and prove that the overhead for distance-three fault tolerance is logarithmic in the cat state size. These results apply both to near-term experiments with a few qubits, and to the general study of the asymptotic resource requirements of syndrome measurement and state preparation. With $a$ flag qubits, previous methods use $O(a)$ flag patterns to identify faults. In order to use the same flag qubits more efficiently, we show how to use nearly all $2^a$ possible flag patterns, by constructing maximal-length paths through the $a$-dimensional hypercube.
• Abstract（参考訳）: 2つのフォールトトレラント量子コンピューティングプロトコルに必要な余分な量子ビット:エラー訂正、特にシンドロームビット測定、猫の状態準備。 距離3のフォールトトレラントシンドローム抽出では,従来の最良プロトコルよりもクビットオーバーヘッドが指数関数的に減少することを示す。 重量$w$安定化器の場合、一つの断層を許容する安定化器は、少なくとも$\lceil \log_2 w \rceil + 1$ ancilla qubits を必要とする。 qubitsが迅速にリセットすれば、4つのancillasが十分である。 また, 絡み合った猫状態の調製について検討し, 距離3の耐障害性は猫状態の大きさで対数的であることを証明した。 これらの結果は、数量子ビットの短期実験と、シンドローム測定と状態準備の漸近的リソース要求の一般的な研究の両方に適用される。 a$フラグキュービットを使用すると、以前のメソッドは$o(a)$フラグパターンを使用して障害を識別する。 同じフラグキュービットをより効率的に使用するために、$a$-dimensional hypercube を通る最大長経路を構築することにより、ほぼすべての2^a$ 可能なフラグパターンの使用方法を示す。

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