論文の概要: High-performance repetition cat code using fast noisy operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.11927v1
• Date: Thu, 22 Dec 2022 18:03:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 05:01:30.385428
• Title: High-performance repetition cat code using fast noisy operations
• Title（参考訳）: 高速ノイズ動作を用いた高速繰り返し猫符号
• Authors: Francois-Marie Le R\'egent, Camille Berdou, Zaki Leghtas, J\'er\'emie Guillaud and Mazyar Mirrahimi
• Abstract要約: 2光子駆動による消散により安定化された猫量子ビットは、ビットフリップエラーの指数的抑制と、この保護を保った広範囲なゲートセットによって恩恵を受ける。 本稿では,高速だがノイズの多いCNOTゲートを用いた繰り返しキャットコードアーキテクチャの性能最適化手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Bosonic cat qubits stabilized by two-photon driven dissipation benefit from exponential suppression of bit-flip errors and an extensive set of gates preserving this protection. These properties make them promising building blocks of a hardware-efficient and fault-tolerant quantum processor. In this paper, we propose a performance optimization of the repetition cat code architecture using fast but noisy CNOT gates for stabilizer measurements. This optimization leads to high thresholds for the physical figure of merit, given as the ratio between intrinsic single-photon loss rate of the bosonic mode and the engineered two-photon loss rate, as well as a very interesting scaling below threshold of the required overhead, to reach an expected level of logical error rate. Relying on the specific error models for cat qubit operations, this optimization exploits fast parity measurements, using accelerated low-fidelity CNOT gates, combined with fast ancilla parity-check qubits. The significant enhancement in the performance is explained by: 1- the highly asymmetric error model of cat qubit CNOT gates with a major component on control (ancilla) qubits, and 2- the robustness of the error correction performance in presence of the leakage induced by fast operations. In order to demonstrate these performances, we develop a method to sample the repetition code under circuit-level noise that also takes into account cat qubit state leakage.
• Abstract（参考訳）: 2光子駆動の散逸によって安定化されるボソニックキャットキュービットは、ビットフリップエラーの指数関数的な抑制と、この保護を保った広いゲートの恩恵を受ける。 これらの特性により、ハードウェア効率が高くフォールトトレラントな量子プロセッサのビルディングブロックが期待できる。 本稿では,高速だがノイズの多いCNOTゲートを用いた繰り返しキャットコードアーキテクチャの性能最適化手法を提案する。 この最適化は、ボソニックモードの内在的な単光子損失率と2光子損失率との比として与えられる物理量に対する高い閾値をもたらし、また、必要オーバーヘッドのしきい値以下の非常に興味深いスケーリングにより、期待される論理誤差率に達する。 キャット量子ビット演算の特定の誤差モデルに基づき、この最適化は高速パリティ測定を利用して、高速化された低忠実度CNOTゲートと高速アンシラパリティチェックキュービットを組み合わせる。 キャットキュービットCNOTゲートが制御(アンシラ)キュービットの主要成分を持つ高度非対称誤差モデルである1-と、高速動作によって誘導されるリークの有無でエラー訂正性能の堅牢性を示す2-である。 これらの性能を示すために,猫のクビット状態のリークを考慮した回路レベルの雑音下での繰り返しコードのサンプリング法を開発した。

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