論文の概要: Encoding a magic state with beyond break-even fidelity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.13581v2
- Date: Wed, 13 Mar 2024 10:20:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-14 18:57:06.012175
- Title: Encoding a magic state with beyond break-even fidelity
- Title（参考訳）: 破れのない忠実さで魔法の状態を符号化する
- Authors: Riddhi S. Gupta, Neereja Sundaresan, Thomas Alexander, Christopher J.
Wood, Seth T. Merkel, Michael B. Healy, Marius Hillenbrand, Tomas
Jochym-O'Connor, James R. Wootton, Theodore J. Yoder, Andrew W. Cross, Maika
Takita and Benjamin J. Brown
- Abstract要約: 本稿では, 超電導量子ビットアレイ上に, 誤差補正を用いたマジック状態作成手法を提案し, 実装する。
我々の手法は、装置の個々の量子ビットを用いて準備できるものよりも優れたマジック状態を生成する。
我々のプロトタイプは、高忠実度マジック状態を生成するのに必要な物理量子ビットの数を削減できるので、将来的には貴重なものになるだろう。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.449788466039287
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: To run large-scale algorithms on a quantum computer, error-correcting codes
must be able to perform a fundamental set of operations, called logic gates,
while isolating the encoded information from
noise~\cite{Harper2019,Ryan-Anderson2021,Egan2021fault, Chen2022calibrated,
Sundaresan2022matching, ryananderson2022implementing, Postler2022demonstration,
GoogleAI2023}. We can complete a universal set of logic gates by producing
special resources called magic states~\cite{Bravyi2005universal,Maier2013magic,
Chamberland2022building}. It is therefore important to produce high-fidelity
magic states to conduct algorithms while introducing a minimal amount of noise
to the computation. Here, we propose and implement a scheme to prepare a magic
state on a superconducting qubit array using error correction. We find that our
scheme produces better magic states than those we can prepare using the
individual qubits of the device. This demonstrates a fundamental principle of
fault-tolerant quantum computing~\cite{Shor96}, namely, that we can use error
correction to improve the quality of logic gates with noisy qubits.
Additionally, we show we can increase the yield of magic states using adaptive
circuits, where circuit elements are changed depending on the outcome of
mid-circuit measurements. This demonstrates an essential capability we will
need for many error-correction subroutines. Our prototype will be invaluable in
the future as it can reduce the number of physical qubits needed to produce
high-fidelity magic states in large-scale quantum-computing architectures.
- Abstract（参考訳）: 大規模なアルゴリズムを量子コンピュータ上で実行するには、誤り訂正符号は論理ゲートと呼ばれる基本的な操作セットを実行でき、ノイズ~\cite{Harper2019,Ryan-Anderson2021,Egan2021fault, Chen2022calibrated, Sundaresan2022matching, ryananderson2022implementing, Postler2022demonstration, GoogleAI2023} から符号化された情報を分離する必要がある。
我々は、マジック状態~\cite{Bravyi 2005universal,Maier2013magic, Chamberland2022building} と呼ばれる特別な資源を生産することで、論理ゲートの普遍的なセットを完成させることができる。
したがって、計算に最小限のノイズを導入しながらアルゴリズムを実行するために、高忠実なマジック状態を生成することが重要である。
本稿では, 超電導量子ビットアレイ上に, 誤差補正を用いたマジック状態作成手法を提案し, 実装する。
我々の手法は、装置の個々の量子ビットを用いて準備できるものよりも優れたマジック状態を生成する。
このことは、フォールトトレラント量子コンピューティングの基本的な原理、すなわちノイズ量子ビットを持つ論理ゲートの品質を改善するためにエラー補正を使うことができることを証明している。
さらに、適応回路を用いて、中間回路の測定結果に応じて回路要素を変更することにより、マジック状態の収量を増やすことができることを示す。
これは、多くのエラー訂正サブルーチンに必要な重要な機能を示している。
我々のプロトタイプは、大規模量子コンピューティングアーキテクチャにおいて、高忠実度マジック状態を生成するのに必要な物理量子ビットの数を削減できるので、将来的には貴重なものになるだろう。
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