論文の概要: Minimizing readout-induced noise for early fault-tolerant quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.11532v2
• Date: Fri, 26 Jan 2024 06:33:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-29 18:33:31.839392
• Title: Minimizing readout-induced noise for early fault-tolerant quantum computers
• Title（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピュータにおける読み出し雑音の最小化
• Authors: Yunzhe Zheng and Keita Kanno
• Abstract要約: 本報告では, 全身性症候群測定という, 異なる方法を提案する。 読み出し雑音を最小限に抑えて論理状態の誤差を検出することができる。 我々はIcebergコードとSteaneコードを用いて,プロトコルの性能を数値解析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Quantum error correcting code can diagnose potential errors and correct them based on measured outcomes by leveraging syndrome measurement. However, mid-circuit measurement has been technically challenging for early fault-tolerant quantum computers and the readout-induced noise acts as a main contributor to the logical infidelity. We present a different method for syndrome extraction, namely Generalized Syndrome Measurement, that requires only a single-shot measurement on a single ancilla, while the canonical syndrome measurement requires multiple measurements to extract the eigenvalue for each stabilizer generator. As such, we can detect the error in the logical state with minimized readout-induced noise. By adopting our method as a pre-check routine for quantum error correcting cycles, we can significantly reduce the readout overhead, the idling time, and the logical error rate during syndrome measurement. We numerically analyze the performance of our protocol using Iceberg code and Steane code under realistic noise parameters based on superconducting hardware and demonstrate the advantage of our protocol in the near-term scenario. As mid-circuit measurements are still error-prone for near-term quantum hardware, our method may boost the applications of early fault-tolerant quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 量子エラー訂正コードは、潜在的なエラーを診断し、シンドローム測定を利用して測定結果に基づいて修正することができる。 しかし、初期のフォールトトレラント量子コンピュータでは中間回路測定は技術的に困難であり、リードアウト誘起ノイズは論理的不忠実性の主要な要因である。 そこで本研究では, 全身型症候群計測法として, 単一アンシラの単発計測のみを必要とするが, 標準型症候群計測では各安定器発電機の固有値の抽出に複数の測定が必要である。 そのため、読み出し雑音を最小限に抑えて論理状態の誤差を検出することができる。 本手法を量子誤差補正サイクルの事前チェックルーチンとして採用することにより, 読み出しオーバーヘッド, アイドリング時間, およびシンドローム測定中の論理誤差率を大幅に削減することができる。 提案プロトコルの性能を超伝導ハードウェアに基づく現実的なノイズパラメータの下でiceberg符号とsteane符号を用いて数値的に解析し,近い将来に本プロトコルの利点を実証する。 短期量子ハードウェアの中間回路計測は依然としてエラーを起こしやすいため,本手法は早期のフォールトトレラント量子コンピューティングの応用を推し進める可能性がある。

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