論文の概要: High-Fidelity Magic-State Preparation with a Biased-Noise Architecture
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.02677v1
- Date: Mon, 6 Sep 2021 18:02:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-16 00:39:53.708602
- Title: High-Fidelity Magic-State Preparation with a Biased-Noise Architecture
- Title（参考訳）: Biased-Noiseアーキテクチャによる高忠実マジック状態生成
- Authors: Shraddha Singh, Andrew S. Darmawan, Benjamin J. Brown, and Shruti Puri
- Abstract要約: マジックステート蒸留は、高忠実度資源状態を生成するためにノイズの多い入力状態を消費するリソース集約サブルーチンである。
本稿では,状態準備中に発生する過大なエラーを検出するエラー検出コードを提案する。
われわれのアプローチは、短期技術によるオーバーヘッドの大幅な削減を約束する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.624902795082451
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Magic state distillation is a resource intensive subroutine that consumes
noisy input states to produce high-fidelity resource states that are used to
perform logical operations in practical quantum-computing architectures. The
resource cost of magic state distillation can be reduced by improving the
fidelity of the raw input states. To this end, we propose an initialization
protocol that offers a quadratic improvement in the error rate of the input
magic states in architectures with biased noise. This is achieved by preparing
an error-detecting code which detects the dominant errors that occur during
state preparation. We obtain this advantage by exploiting the native gate
operations of an underlying qubit architecture that experiences biases in its
noise profile. We perform simulations to analyze the performance of our
protocol with the XZZX surface code. Even at modest physical parameters with a
two-qubit gate error rate of $0.7\%$ and total probability of dominant errors
in the gate $O(10^3)$ larger compared to that of non-dominant errors, we find
that our preparation scheme delivers magic states with logical error rate
$O(10^{-8})$ after a single round of the standard 15-to-1 distillation
protocol; two orders of magnitude lower than using conventional state
preparation. Our approach therefore promises considerable savings in overheads
with near-term technology.
- Abstract（参考訳）: マジックステート蒸留は、ノイズの多い入力状態を消費し、実用的な量子計算アーキテクチャにおいて論理演算を行うために使用される高忠実なリソース状態を生成するリソース集約サブルーチンである。
原入力状態の忠実性を向上させることにより、マジック状態蒸留の資源コストを低減できる。
そこで本研究では,雑音に偏ったアーキテクチャにおいて,入力マジック状態の誤り率を2次的に改善する初期化プロトコルを提案する。
これは、状態準備中に発生する主なエラーを検出するエラー検出コードを作成することで実現される。
この利点は、ノイズプロファイルのバイアスを経験する基礎となるキュービットアーキテクチャのネイティブゲート操作を活用することで得られる。
我々はXZZXサーフェスコードを用いてプロトコルの性能解析を行う。
2キュービットのゲートエラーレートが0.7\%$で、ゲートが支配的でないエラーよりも大きいo(10^3)$の合計エラー確率を持つ控えめな物理パラメータであっても、標準の15-to-1蒸留プロトコルの1ラウンドの後に、論理的なエラーレートが$o(10^{-8})$のマジック状態を提供する。
このアプローチは、短期技術によるオーバーヘッドの大幅な削減を約束します。
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