論文の概要: Autonomous quantum error correction and fault-tolerant quantum computation with squeezed cat qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.13406v1
• Date: Mon, 24 Oct 2022 17:04:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-21 18:45:10.938280
• Title: Autonomous quantum error correction and fault-tolerant quantum computation with squeezed cat qubits
• Title（参考訳）: キャット量子ビットによる自律量子誤り訂正とフォールトトレラント量子計算
• Authors: Qian Xu, Guo Zheng, Yu-Xin Wang, Peter Zoller, Aashish A. Clerk, Liang Jiang
• Abstract要約: 構造的散逸は2成分SCを自律的に補正しながら安定化できることを示す。 提案手法はデバイスに依存しないが,既存の実験プラットフォームで容易に実装可能である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.26495567081241
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose an autonomous quantum error correction scheme using squeezed cat (SC) code against the dominant error source, excitation loss, in continuous-variable systems. Through reservoir engineering, we show that a structured dissipation can stabilize a two-component SC while autonomously correcting the errors. The implementation of such dissipation only requires low-order nonlinear couplings among three bosonic modes or between a bosonic mode and a qutrit. While our proposed scheme is device independent, it is readily implementable with current experimental platforms such as superconducting circuits and trapped-ion systems. Compared to the stabilized cat, the stabilized SC has a much lower dominant error rate and a significantly enhanced noise bias. Furthermore, the bias-preserving operations for the SC have much lower error rates. In combination, the stabilized SC leads to substantially better logical performance when concatenating with an outer discrete-variable code. The surface-SC scheme achieves more than one order of magnitude increase in the threshold ratio between the loss rate $\kappa_1$ and the engineered dissipation rate $\kappa_2$. Under a practical noise ratio $\kappa_1/\kappa_2 = 10^{-3}$, the repetition-SC scheme can reach a $10^{-15}$ logical error rate even with a small mean excitation number of 4, which already suffices for practically useful quantum algorithms.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,連続変数系における支配的誤り源である励起損失に対して,SC符号を用いた自己量子誤り訂正手法を提案する。 貯水池工学により,2成分SCを自律的に補正しながら,構造的な散逸が安定化可能であることを示す。 このような散逸は、3つのボソニックモード、またはボソニックモードとクォートリットの間の低次非線形結合を必要とする。 提案手法はデバイスに依存しないが,超伝導回路やトラップイオンシステムなど,現在の実験プラットフォームで容易に実装可能である。 安定猫と比較して、安定化SCはより低い支配的誤差率を有し、ノイズバイアスが著しく増大した。 さらに、SCのバイアス保存操作はエラー率をはるかに低くする。 安定化されたSCは、外部の離散変数コードと結合する際の論理性能を大幅に向上させる。 surface-sc方式は、損失率$\kappa_1$と工学的散逸率$\kappa_2$との閾値比を1桁以上増加させる。 実用的な雑音比$\kappa_1/\kappa_2 = 10^{-3}$の下では、繰り返しSCスキームは、実用的に有用な量子アルゴリズムのために既に十分である4の平均励起数であっても10^{-15}$論理誤差率に達することができる。

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