論文の概要: High threshold codes for neutral atom qubits with biased erasure errors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.03063v2
• Date: Tue, 17 Oct 2023 18:51:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-19 21:03:30.274851
• Title: High threshold codes for neutral atom qubits with biased erasure errors
• Title（参考訳）: バイアス消去誤差をもつ中性原子量子ビットの高しきい値符号
• Authors: Kaavya Sahay, Junlan Jin, Jahan Claes, Jeff D. Thompson, Shruti Puri
• Abstract要約: 我々は、中性原子量子ビット、バイアス付き消去誤差によって動機付けられた新しいタイプの構造ノイズを同定する。 我々はXZZX曲面符号のゲートレベルシミュレーションを用いて,このモデルの性能について検討した。 単一の原子平面と移動可能なツイーザを用いた物理実装の可能性について議論する。
• 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: The requirements for fault-tolerant quantum error correction can be simplified by leveraging structure in the noise of the underlying hardware. In this work, we identify a new type of structured noise motivated by neutral atom qubits, biased erasure errors, which arises when qubit errors are dominated by detectable leakage from only one of the computational states of the qubit. We study the performance of this model using gate-level simulations of the XZZX surface code. Using the predicted erasure fraction and bias of metastable $^{171}$Yb qubits, we find a threshold of 8.2% for two-qubit gate errors, which is 1.9 times higher than the threshold for unbiased erasures, and 7.5 times higher than the threshold for depolarizing errors. Surprisingly, the improved threshold is achieved without bias-preserving controlled-not gates, and instead results from the lower noise entropy in this model. We also introduce an XZZX cluster state construction for measurement-based error correction, hybrid-fusion, that is optimized for this noise model. By combining fusion operations and deterministic entangling gates, this construction preserves the intrinsic symmetry of the XZZX code, leading to a higher threshold of 10.3% and enabling the use of rectangular codes with fewer qubits. We discuss a potential physical implementation using a single plane of atoms and moveable tweezers.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラントな量子誤差補正の要件は、基盤となるハードウェアのノイズ構造を活用することで単純化することができる。 本研究では,量子ビットの計算状態の1つだけから検出可能な漏洩によって,量子ビットエラーが支配される場合に発生する,中性原子量子ビット,バイアス付き消去エラーに動機づけられた新しい構造雑音を同定する。 XZZX曲面符号のゲートレベルシミュレーションを用いて,本モデルの性能について検討した。 メタ安定な$^{171}$yb qubitsの消去率とバイアスを予測した結果、2キュービットのゲートエラーのしきい値が8.2%と、偏りのない消去のしきい値の1.9倍、偏極エラーのしきい値の7.5倍の値が得られた。 驚くべきことに、改良された閾値はバイアス保存制御なしのゲートなしで達成され、代わりにこのモデルにおける低ノイズエントロピーから生じる。 また,このノイズモデルに最適化されたXZZXクラスタ状態構築による測定に基づく誤り訂正,ハイブリッド融合を提案する。 融合操作と決定論的絡み合いゲートを組み合わせることで、この構造はXZZX符号の内在対称性を保ち、しきい値が10.3%上昇し、より少ない量子ビットを持つ長方形符号の使用を可能にした。 単一の原子平面と移動可能なツイーザを用いた物理実装の可能性について議論する。

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