論文の概要: A circuit-level protocol and analysis for twist-based lattice surgery

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.05678v1
• Date: Fri, 14 Jan 2022 21:16:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-01 04:24:03.525299
• Title: A circuit-level protocol and analysis for twist-based lattice surgery
• Title（参考訳）: ツイスト型格子手術における回路レベルプロトコルと解析
• Authors: Christopher Chamberland and Earl T. Campbell
• Abstract要約: 格子手術は2次元のフォールトトレラント量子計算を行う技術である。 明示的なツイストベースの格子手術プロトコルとその必要な接続レイアウトを提供する。 また、ツイスト欠陥を測定するための新しい安定化器測定回路も提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.222802562733787
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Lattice surgery is a measurement-based technique for performing fault-tolerant quantum computation in two dimensions. When using the surface code, the most general lattice surgery operations require lattice irregularities called twist defects. However, implementing twist-based lattice surgery may require additional resources, such as extra device connectivity, and could lower the threshold and overall performance for the surface code. Here we provide an explicit twist-based lattice surgery protocol and its requisite connectivity layout. We also provide new stabilizer measurement circuits for measuring twist defects which are compatible with our chosen gate scheduling. We undertake the first circuit-level error correction simulations during twist-based lattice surgery using a biased depolarizing noise model. Our results indicate a slight decrease in the threshold for timelike logical failures compared to lattice surgery protocols with no twist defects in the bulk. However, comfortably below threshold (i.e. with CNOT infidelities below $5 \times 10^{-3}$), the performance degradation is mild and in fact preferable over proposed alternative twist-free schemes. Lastly, we provide an efficient scheme for measuring $Y$ operators along boundaries of surface codes which bypasses certain steps that were required in previous schemes.
• Abstract（参考訳）: 格子手術は2次元のフォールトトレラント量子計算を行うための計測に基づく手法である。 表面符号を使用する場合、最も一般的な格子手術はツイスト欠陥と呼ばれる格子不規則性を必要とする。 しかし、ツイストベースの格子手術を実装するには、追加のデバイス接続などの追加リソースが必要となり、表面コードのしきい値と全体的な性能が低下する可能性がある。 ここでは、明示的なツイストに基づく格子手術プロトコルとその必要な接続レイアウトを提供する。 また、選択したゲートスケジューリングと互換性のあるツイスト欠陥を測定するための新しい安定化器測定回路も提供する。 偏光雑音モデルを用いたツイストベース格子手術における第1次回路レベルの誤差補正シミュレーションを行った。 その結果, バルクにねじれ欠陥のない格子状手術プロトコルと比較して, 時間的論理的故障の閾値はわずかに低下した。 しかし、しきい値以下(例えばCNOTの不忠実度が5 \times 10^{-3}$未満)では、性能劣化は軽度であり、実際には代替のツイストフリースキームよりも好ましい。 最後に、我々は、以前のスキームで必要であった特定のステップをバイパスする表面符号の境界に沿ってy$演算子を測定する効率的なスキームを提供する。

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