論文の概要: Beating the break-even point with a discrete-variable-encoded logical qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.09319v2
• Date: Wed, 5 Apr 2023 23:54:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-07 17:44:08.662481
• Title: Beating the break-even point with a discrete-variable-encoded logical qubit
• Title（参考訳）: 離散可変符号化論理量子ビットによる破れ点のビーティング
• Authors: Zhongchu Ni, Sai Li, Xiaowei Deng, Yanyan Cai, Libo Zhang, Weiting Wang, Zhen-Biao Yang, Haifeng Yu, Fei Yan, Song Liu, Chang-Ling Zou, Luyan Sun, Shi-Biao Zheng, Yuan Xu, Dapeng Yu
• Abstract要約: 量子誤り訂正(QEC)は、大きなヒルベルト空間の冗長性を利用して、雑音から論理量子ビットを保護することを目的としている。 ほとんどのQEC符号では、論理量子ビットはいくつかの離散変数(例えば光子数)で符号化される。 我々の研究は、ハードウェア効率の良い離散変数QEC符号の信頼性のある量子情報プロセッサへの可能性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.225411597366886
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error correction (QEC) aims to protect logical qubits from noises by utilizing the redundancy of a large Hilbert space, where an error, once it occurs, can be detected and corrected in real time. In most QEC codes, a logical qubit is encoded in some discrete variables, e.g., photon numbers. Such encoding schemes make the codewords orthogonal, so that the encoded quantum information can be unambiguously extracted after processing. Based on such discrete-variable encodings, repetitive QEC demonstrations have been reported on various platforms, but there the lifetime of the encoded logical qubit is still shorter than that of the best available physical qubit in the entire system, which represents a break-even point that needs to be surpassed for any QEC code to be of practical use. Here we demonstrate a QEC procedure with a logical qubit encoded in photon-number states of a microwave cavity, dispersively coupled to an ancilla superconducting qubit. By applying a pulse featuring a tailored frequency comb to the ancilla, we can repetitively extract the error syndrome with high fidelity and perform error correction with feedback control accordingly, thereby exceeding the break-even point by about 16% lifetime enhancement. Our work illustrates the potential of the hardware-efficient discrete-variable QEC codes towards a reliable quantum information processor.
• Abstract（参考訳）: qec(quantum error correction)は、大きなヒルベルト空間の冗長性を利用して、論理量子ビットをノイズから保護することを目的としている。 ほとんどのQEC符号では、論理量子ビットはいくつかの離散変数(例えば光子数)で符号化される。 このような符号化方式は符号語を直交させ、符号化された量子情報は処理後に曖昧に抽出できる。 このような離散変数エンコーディングに基づいて、繰り返しqecのデモンストレーションが様々なプラットフォームで報告されているが、エンコードされた論理量子ビットの寿命は、システム全体で利用可能な最良の物理量子ビットよりもまだ短い。 ここでは、マイクロ波共振器の光子数状態で符号化された論理量子ビットを、アンシラ超伝導量子ビットに分散結合したqec手順を示す。 アンシラに調整周波数コムを特徴とするパルスを印加することにより、高い忠実度で繰り返しエラーシンドロームを抽出し、フィードバック制御によりエラー訂正を行うことができ、これにより破断点を約16%延長することができる。 我々の研究は、ハードウェア効率の良い離散変数QEC符号の信頼性のある量子情報プロセッサへの可能性を示す。

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