論文の概要: Quantum error correction in the NISQ regime for sequential quantum computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.03847v1
• Date: Tue, 7 Dec 2021 17:37:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-05 07:40:04.483943
• Title: Quantum error correction in the NISQ regime for sequential quantum computing
• Title（参考訳）: 逐次量子コンピューティングのためのNISQ方式における量子誤差補正
• Authors: Arvid Rolander, Adam Kinos, and Andreas Walther
• Abstract要約: 希土類イオンドープ結晶系における3距離3量子誤り訂正符号の性能について検討した。 基底状態コヒーレンス時間が励起状態コヒーレンス時間より約100倍大きい場合、静止誤差は無視できるほど小さくなる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.519980744168714
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We use density matrix simulations to study the performance of three distance three quantum error correcting codes in the context of the rare-earth-ion-doped crystal (RE) platform for quantum computing. We analyze pseudothresholds for these codes when parallel operations are not available, and examine the behavior both with and without resting errors. In RE systems, resting errors can be mitigated by extending the system's ground state coherence time. For the codes we study, we find that if the ground state coherence time is roughly 100 times larger than the excited state coherence time, resting errors become small enough to be negligible compared to other error sources. This leads us to the conclusion that beneficial QEC could be achieved in the RE system with the expected gate fidelities available in the NISQ regime. However, for codes using more qubits and operations, a factor of more than 100 would be required. Furthermore, we investigate how often QEC should be performed in a circuit. We find that for early experiments in RE systems, the minimal $[\![5,1,3]\!]$ would be most suitable as it has a high threshold error and uses few qubits. However, when more qubits are available the $[\![9,1,3]\!]$ surface code might be a better option due to its higher circuit performance. Our findings are important for steering experiments to an efficient path for realizing beneficial quantum error correcting codes in early RE systems where resources are limited.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, 密度行列シミュレーションを用いて, 量子コンピューティングのための希土類イオンドープ結晶(RE)プラットフォームを用いて, 3つの距離の量子誤り訂正符号の性能について検討する。 並列演算が利用できない場合、これらの符号の擬似スレッショルドを解析し、停止エラーの有無に関わらず動作を調べる。 reシステムでは、システムの基底状態コヒーレンス時間を延長することで、安静エラーを軽減できる。 本研究では, 基底状態のコヒーレンス時間が励起状態のコヒーレンス時間より約100倍大きい場合, 静止誤差が他の誤差源と比べて無視できるほど小さくなることを示す。 これにより、NISQ体制で利用可能な期待ゲート忠実度を持つREシステムにおいて、有益QECが達成できるという結論に至った。 しかし、より多くのキュービットと演算を使用するコードには、100以上の要素が必要になる。 さらに,回路内でのQECの実行頻度についても検討した。 REシステムの初期の実験では、最小の$[\! [5,1,3]\! ]$は、しきい値エラーが高く、キュービット数が少ないため、最も適しています。 しかし、より多くのqubitsが利用可能であれば、$[\! [9,1,3]\! 回路性能が高いので、surface codeの方が良い選択肢かもしれません。 本研究は,リソースが限られている初期reシステムにおいて,有効な量子誤り訂正符号を実現するための効率的な経路への実験を行う上で重要である。

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