論文の概要: Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.03540v1
• Date: Mon, 10 Jan 2022 18:56:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-01 19:36:09.464985
• Title: Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays
• Title（参考訳）: アルカリ土類rydberg原子配列におけるフォールトトレラント量子コンピューティングの消去変換
• Authors: Yue Wu, Shimon Kolkowitz, Shruti Puri, Jeff D Thompson
• Abstract要約: 本稿では,物理誤差を消去に変換する171ドルYb中性原子量子ビットに対して,量子ビット符号化とゲートプロトコルを提案する。 エラーの98%を消去に変換できると見積もっている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.575043595126111
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Executing quantum algorithms on error-corrected logical qubits is a critical step for scalable quantum computing, but the requisite numbers of qubits and physical error rates are demanding for current experimental hardware. Recently, the development of error correcting codes tailored to particular physical noise models has helped relax these requirements. In this work, we propose a qubit encoding and gate protocol for ${}^{171}$Yb neutral atom qubits that converts the dominant physical errors into erasures, that is, errors in known locations. The key idea is to encode qubits in a metastable electronic level, such that gate errors predominantly result in transitions to disjoint subspaces whose populations can be continuously monitored via fluorescence. We estimate that 98% of errors can be converted into erasures. We quantify the benefit of this approach via circuit-level simulations of the surface code, finding a threshold increase from 0.937% to 4.15%. We also observe a larger code distance near the threshold, leading to a faster decrease in the logical error rate for the same number of physical qubits, which is important for near-term implementations. Erasure conversion should benefit any error correcting code, and may also be applied to design new gates and encodings in other qubit platforms.
• Abstract（参考訳）: 誤り訂正論理量子ビット上で量子アルゴリズムを実行することは、スケーラブルな量子コンピューティングにとって重要なステップであるが、現在の実験ハードウェアでは、必要な量子ビット数と物理エラーレートが要求されている。 近年,物理ノイズモデルに適した誤り訂正符号の開発が,これらの要件の緩和に役立っている。 そこで本研究では,物理誤差を消去,すなわち既知の位置における誤りに変換するために,${}^{171}$Yb中性原子量子ビットに対する量子ビット符号化とゲートプロトコルを提案する。 鍵となる考え方は準安定な電子レベルで量子ビットを符号化することであり、ゲートエラーが主に、蛍光を通して個体群を継続的に監視できる部分空間への遷移をもたらす。 我々はエラーの98%が消去に変換できると見積もっている。 我々は、表面コードの回路レベルシミュレーションによってこのアプローチの利点を定量化し、しきい値が0.937%から4.15%に上昇することを発見した。 また、しきい値付近のコード距離が大きくなると、同じ物理量子ビット数の論理的誤り率の減少が速くなり、これは短期的な実装において重要である。 erasure変換は、あらゆるエラー訂正コードにメリットがあり、他のqubitプラットフォームにおける新しいゲートやエンコーディングの設計にも適用できる。

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