論文の概要: Demonstration of fault-tolerant universal quantum gate operations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.12654v3
- Date: Wed, 2 Nov 2022 12:13:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-06 23:46:09.144288
- Title: Demonstration of fault-tolerant universal quantum gate operations
- Title（参考訳）: フォールトトレラント普遍量子ゲート演算の実証
- Authors: Lukas Postler, Sascha Heu{\ss}en, Ivan Pogorelov, Manuel Rispler,
Thomas Feldker, Michael Meth, Christian D. Marciniak, Roman Stricker, Martin
Ringbauer, Rainer Blatt, Philipp Schindler, Markus M\"uller, Thomas Monz
- Abstract要約: 論理量子情報を複数の量子ビットに冗長に符号化することで、量子コンピュータはノイズから保護することができる。
不完全な操作によって生じるエラーは、量子レジスタを通して制御不能に拡散しない。
トラップイオン量子コンピュータにおいて、2つの論理量子ビット上の耐障害性の普遍的なゲートの集合を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1817296279855427
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computers can be protected from noise by encoding the logical quantum
information redundantly into multiple qubits using error correcting codes. When
manipulating the logical quantum states, it is imperative that errors caused by
imperfect operations do not spread uncontrollably through the quantum register.
This requires that all operations on the quantum register obey a fault-tolerant
circuit design which, in general, increases the complexity of the
implementation. Here, we demonstrate a fault-tolerant universal set of gates on
two logical qubits in a trapped-ion quantum computer. In particular, we make
use of the recently introduced paradigm of flag fault tolerance, where the
absence or presence of dangerous errors is heralded by usage of few ancillary
'flag' qubits. We perform a logical two-qubit CNOT-gate between two instances
of the seven qubit color code, and we also fault-tolerantly prepare a logical
magic state. We then realize a fault-tolerant logical T-gate by injecting the
magic state via teleportation from one logical qubit onto the other. We observe
the hallmark feature of fault tolerance, a superior performance compared to a
non-fault-tolerant implementation. In combination with recently demonstrated
repeated quantum error correction cycles these results open the door to
error-corrected universal quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、論理量子情報を誤り訂正符号を用いて複数の量子ビットに冗長に符号化することでノイズから保護することができる。
論理量子状態を操作する場合、不完全な演算によるエラーが量子レジスタを通して制御不能に拡散しないことが必須である。
これは、量子レジスタ上の全ての演算がフォールトトレラント回路設計に従い、一般に実装の複雑さを増大させる必要がある。
ここでは,2つの論理量子ビット上のゲートのフォールトトレラントな普遍的集合をトラップイオン量子コンピュータで示す。
特に、最近導入されたフラッグフォールトトレランスのパラダイムを利用しており、危険なエラーの欠如や存在は、わずかなアシリーな「フラッグ」量子ビットの使用によって決定される。
7ビットカラーコードの2つのインスタンス間で論理的2量子CNOTゲートを実行し、また、フォールトトレラントに論理的マジック状態を作成する。
そして、ある論理キュービットから別の論理キュービットにテレポーテーションを介してマジック状態を注入することで、フォールトトレラント論理tゲートを実現する。
非フォールトトレラント実装と比較して優れた性能である耐故障性の特徴を観察する。
最近実証された量子誤り訂正サイクルと組み合わせて、これらの結果は誤り訂正普遍量子計算への扉を開く。
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