論文の概要: Matching and maximum likelihood decoding of a multi-round subsystem quantum error correction experiment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.07205v2
• Date: Wed, 20 Apr 2022 01:38:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-22 03:27:39.319684
• Title: Matching and maximum likelihood decoding of a multi-round subsystem quantum error correction experiment
• Title（参考訳）: 多ラウンドサブシステム量子誤り訂正実験のマッチングと最大精度復号
• Authors: Neereja Sundaresan, Theodore J. Yoder, Youngseok Kim, Muyuan Li, Edward H. Chen, Grace Harper, Ted Thorbeck, Andrew W. Cross, Antonio D. C\'orcoles, Maika Takita
• Abstract要約: 重六角格子で接続された超伝導量子ビット上で量子誤差補正を行う。 フルプロセッサは、距離3の論理量子ビットを符号化し、耐故障症候群の測定を数ラウンド行うことができる。 完全整合デコーダの使用によって論理誤差が変化することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2189422792863451
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum error correction offers a promising path for performing quantum computations with low errors. Although a fully fault-tolerant execution of a quantum algorithm remains unrealized, recent experimental developments, along with improvements in control electronics, are enabling increasingly advanced demonstrations of the necessary operations for applying quantum error correction. Here, we perform quantum error correction on superconducting qubits connected in a heavy-hexagon lattice. The full processor can encode a logical qubit with distance three and perform several rounds of fault-tolerant syndrome measurements that allow the correction of any single fault in the circuitry. Furthermore, by using dynamic circuits and classical computation as part of our syndrome extraction protocols, we can exploit real-time feedback to reduce the impact of energy relaxation error in the syndrome and flag qubits. We show that the logical error varies depending on the use of a perfect matching decoder compared to a maximum likelihood decoder. We observe a logical error per syndrome measurement round as low as $\sim0.04$ for the matching decoder and as low as $\sim0.03$ for the maximum likelihood decoder. Our results suggest that more significant improvements to decoders are likely on the horizon as quantum hardware has reached a new stage of development towards fully fault-tolerant operations.
• Abstract（参考訳）: 量子誤差補正は、低い誤差で量子計算を行うための有望な経路を提供する。 量子アルゴリズムの完全なフォールトトレラントな実行は実現されていないが、最近の実験的な開発は制御エレクトロニクスの改善とともに、量子誤り訂正を適用するために必要な操作の高度な実証を可能にしている。 ここでは,重ヘキサゴン格子に接続された超伝導量子ビット上で量子誤差補正を行う。 フルプロセッサは、距離3の論理キュービットをエンコードし、回路内の1つの障害の修正を可能にするいくつかのフォールトトレラントシンドローム測定を行うことができる。 さらに,シンドローム抽出プロトコルの一部として動的回路と古典計算を用いることで,リアルタイムフィードバックを活用し,シンドロームとフラッグキュービットにおけるエネルギー緩和誤差の影響を低減できる。 論理誤差は,最大ラピッドデコーダと比較して,完全マッチングデコーダの使用によって変化することを示した。 我々は、同一のデコーダに対して$\sim0.04$、最大ラキシブルデコーダに対して$\sim0.03$という低値のシンドローム単位の測定単位当たりの論理的エラーを観察した。 量子ハードウェアは、完全にフォールトトレラントなオペレーションに向けた新たな開発段階に到達しているため、デコーダのさらなる大幅な改善が期待できる。

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