論文の概要: Near-Perfect Logical Magic State Preparation on a Superconducting Quantum Processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.15972v1
• Date: Thu, 25 May 2023 12:10:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-05-26 15:28:56.577225
• Title: Near-Perfect Logical Magic State Preparation on a Superconducting Quantum Processor
• Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサ上のほぼ完全な論理マジック状態生成
• Abstract要約: 表面コードに基づくフォールトトレラント量子コンピューティングは、実用的な大規模量子コンピュータの魅力的な候補として浮上している。 回転曲面符号の任意の論理状態準備のためのハードウェア効率が高くスケーラブルなプロトコルを提案する。 textitZuchongzhi 2.1 超伝導量子プロセッサ上で実験的に実装した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.66929930736679
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fault-tolerant quantum computing based on surface code has emerged as an attractive candidate for practical large-scale quantum computers to achieve robust noise resistance. To achieve universality, magic states preparation is a commonly approach for introducing non-Clifford gates. Here, we present a hardware-efficient and scalable protocol for arbitrary logical state preparation for the rotated surface code, and further experimentally implement it on the \textit{Zuchongzhi} 2.1 superconducting quantum processor. An average of $0.9943 \pm 0.0002$ logical fidelity at different logical states with distance-three is achieved. In particular, the magic state ${|A^{\pi/4}\rangle}_L$ is prepared with logical fidelity of $0.9997 \pm 0.0009 $, which is significantly higher than the state distillation protocol threshold, 0.859, and even higher than the average fidelity of all physical gate operations. Our work provides a viable and efficient avenue for generating high-fidelity raw logical magic states, which is essential for realizing non-Clifford logical gates in the surface code.
• Abstract（参考訳）: 表面コードに基づくフォールトトレラント量子コンピューティングは、堅牢なノイズ耐性を実現するための実用的な大規模量子コンピュータの魅力的な候補として浮上している。 普遍性を達成するために、マジックステートの準備は非クリフォードゲートを導入する一般的なアプローチである。 本稿では,回転した曲面コードに対して任意の論理状態を生成するためのハードウェア効率とスケーラブルなプロトコルを提案し,さらにそれを \textit{zuchongzhi} 2.1超伝導量子プロセッサ上で実験的に実装する。 距離3の異なる論理状態における平均$0.9943 \pm 0.0002$論理忠実度を達成する。 特に、マジック状態${|a^{\pi/4}\rangle}_l$は論理忠実度$0.9997 \pm 0.0009 $であり、これは状態蒸留プロトコル閾値0.859よりもかなり高く、全ての物理ゲート操作の平均忠実度よりもさらに高い。 我々の研究は、表面コードにおける非クリフォード論理ゲートの実現に不可欠である高忠実な生の論理マジック状態を生成するための、実用的で効率的な経路を提供する。

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