論文の概要: Adaptive quantum codes: constructions, applications and fault tolerance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.03247v2
- Date: Sat, 26 Mar 2022 02:53:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-22 22:13:23.820108
- Title: Adaptive quantum codes: constructions, applications and fault tolerance
- Title（参考訳）: 適応量子符号:構成、応用、耐障害性
- Authors: Akshaya Jayashankar
- Abstract要約: 完全量子符号は、QEC以外のシナリオに対する顕著な改善を観測するために、少なくとも5つの物理量子ビットを必要とする。
本研究では,高い忠実度を有する1次元スピンチェーン上で,あるサイトから他方への量子情報の伝達を可能にする適応QECプロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A major obstacle towards realizing a practical quantum computer is the noise
that arises due to system-environment interactions. While it is very well known
that quantum error correction (QEC) provides a way to protect against errors
that arise due to the noise affecting the system, a perfect quantum code
requires atleast five physical qubits to observe a noticeable improvement over
the no-QEC scenario. However, in cases where the noise structure in the system
is already known, it might be more useful to consider quantum codes that are
adapted to specific noise models. It is already known in the literature that
such codes are resource efficient and perform on par with the standard codes.
In this spirit, we address the following questions concerning such adaptive
quantum codes in this thesis. (a) Construction: Given a noise model, we propose
a simple and fast numerical optimization algorithm to search for good quantum
codes. (b) Application: As a simple application of noise-adapted codes, we
propose an adaptive QEC protocol that allows transmission of quantum
information from one site to the other over a 1-d spin chain with high
fidelity. (c) Fault-tolerance: Finally, we address the question of whether such
noise-adapted QEC protocols can be made fault-tolerant starting with a [[4,1]]
code and obtain a rigorous lower bound on threshold.
- Abstract（参考訳）: 実用的な量子コンピュータを実現するための大きな障害は、システム環境相互作用に起因するノイズである。
量子誤り訂正(QEC)は、システムに影響を及ぼすノイズによって発生するエラーを防ぐ手段としてよく知られているが、完全量子符号では、非QECシナリオに対する顕著な改善を観測するために、最大5つの物理量子ビットを必要とする。
しかし、システム内のノイズ構造が既に知られている場合、特定のノイズモデルに適応した量子符号を考える方がより有用かもしれない。
文献では、そのようなコードはリソース効率が高く、標準コードと同等の性能を持つことがすでに知られている。
この精神では、このような適応量子符号に関する以下の疑問に対処する。
(a) 構成: ノイズモデルが与えられた場合, 優れた量子コードを探すための単純かつ高速な数値最適化アルゴリズムを提案する。
b) 応用: ノイズ適応符号の簡単な応用として, 高い忠実度を有する1次元スピンチェーン上で, あるサイトから他方への量子情報の伝送を可能にする適応QECプロトコルを提案する。
c) フォールトトレランス: 最後に、[[[4,1]]コードからこのようなノイズ対応qecプロトコルがフォールトトレラントになるかどうかという問題に対処し、しきい値の厳格な下限を得る。
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