論文の概要: Realizing Repeated Quantum Error Correction in a Distance-Three Surface Code

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.03708v1
• Date: Tue, 7 Dec 2021 13:58:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-05 07:49:08.455247
• Title: Realizing Repeated Quantum Error Correction in a Distance-Three Surface Code
• Title（参考訳）: 距離3面符号における繰り返し量子誤差補正の実現
• Authors: Sebastian Krinner, Nathan Lacroix, Ants Remm, Agustin Di Paolo, Elie Genois, Catherine Leroux, Christoph Hellings, Stefania Lazar, Francois Swiadek, Johannes Herrmann, Graham J. Norris, Christian Kraglund Andersen, Markus M\"uller, Alexandre Blais, Christopher Eichler, and Andreas Wallraff
• Abstract要約: 本稿では,エラーに対する極めて高い耐性を有する表面符号を用いた量子誤り訂正法について述べる。 誤差補正サイクルにおいて、論理量子ビットの4つの基数状態の保存を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 42.394110572265376
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computers hold the promise of solving computational problems which are intractable using conventional methods. For fault-tolerant operation quantum computers must correct errors occurring due to unavoidable decoherence and limited control accuracy. Here, we demonstrate quantum error correction using the surface code, which is known for its exceptionally high tolerance to errors. Using 17 physical qubits in a superconducting circuit we encode quantum information in a distance-three logical qubit building up on recent distance-two error detection experiments. In an error correction cycle taking only $1.1\,\mu$s, we demonstrate the preservation of four cardinal states of the logical qubit. Repeatedly executing the cycle, we measure and decode both bit- and phase-flip error syndromes using a minimum-weight perfect-matching algorithm in an error-model-free approach and apply corrections in postprocessing. We find a low error probability of $3\,\%$ per cycle when rejecting experimental runs in which leakage is detected. The measured characteristics of our device agree well with a numerical model. Our demonstration of repeated, fast and high-performance quantum error correction cycles, together with recent advances in ion traps, support our understanding that fault-tolerant quantum computation will be practically realizable.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは従来の方法では難解な計算問題を解くという約束を持っている。 フォールトトレラントな動作では、量子コンピュータは避けられないデコヒーレンスと制御精度の制限によるエラーを補正しなければならない。 ここでは、エラーに対する非常に高い耐性を持つ曲面符号を用いた量子誤り訂正を実証する。 超伝導回路における17の物理量子ビットを用いて、最近の距離2エラー検出実験に基づく距離3論理量子ビットに量子情報を符号化する。 誤差補正サイクルは1.1\,\mu$sのみであり、論理量子ビットの4つの基数状態の保存を実証する。 繰り返しサイクルを実行し、最小ウェイト完全マッチングアルゴリズムを用いてビットと位相フリップのエラーシンドロームを計測・復号し、後処理に補正を適用する。 リークが検出された実験実行を拒否した場合、エラー確率は1サイクルあたり3ドル,\%$である。 測定値の特性は数値モデルとよく一致している。 高速かつ高速な量子誤り訂正サイクルの実証とイオントラップの最近の進歩は、フォールトトレラントな量子計算が現実的に実現可能であることの理解を支援する。

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