論文の概要: Efficient Simulation of Leakage Errors in Quantum Error Correcting Codes Using Tensor Network Methods

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.08186v1
• Date: Wed, 16 Aug 2023 07:36:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-17 14:34:41.192523
• Title: Efficient Simulation of Leakage Errors in Quantum Error Correcting Codes Using Tensor Network Methods
• Title（参考訳）: テンソルネットワーク法を用いた量子誤り訂正符号の漏洩誤差の効率的なシミュレーション
• Authors: Hidetaka Manabe, Yasunari Suzuki, Andrew S. Darmawan
• Abstract要約: 本稿では,量子誤り訂正符号(QECCs)の漏洩誤りを計算効率よく研究するためのシミュレーション手法を提案する。 提案手法は, 熱雑音やコヒーレント誤差など, 近似を伴わない様々な漏れ過程のシミュレーションを可能にする。 誤り訂正プロセス中に発生する少量の絡み合いを利用して、数百キューディットまでの大規模なシステムを多くのコードサイクルで研究することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2209921757303168
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Leakage errors, in which a qubit is excited to a level outside the qubit subspace, represent a significant obstacle in the development of robust quantum computers. We present a computationally efficient simulation methodology for studying leakage errors in quantum error correcting codes (QECCs) using tensor network methods, specifically Matrix Product States (MPS). Our approach enables the simulation of various leakage processes, including thermal noise and coherent errors, without approximations (such as the Pauli twirling approximation) that can lead to errors in the estimation of the logical error rate. We apply our method to two QECCs: the one-dimensional (1D) repetition code and a thin $3\times d$ surface code. By leveraging the small amount of entanglement generated during the error correction process, we are able to study large systems, up to a few hundred qudits, over many code cycles. We consider a realistic noise model of leakage relevant to superconducting qubits to evaluate code performance and a variety of leakage removal strategies. Our numerical results suggest that appropriate leakage removal is crucial, especially when the code distance is large.
• Abstract（参考訳）: 量子ビットが量子ビット部分空間の外側のレベルに励起される漏洩エラーは、堅牢な量子コンピュータの開発において重要な障害である。 本稿では,テンソルネットワーク手法,特にマトリックス製品状態(MPS)を用いて量子誤り訂正符号(QECC)の漏洩誤りを研究するための計算効率のよいシミュレーション手法を提案する。 提案手法は, 熱雑音やコヒーレント誤差を含む様々な漏れ過程のシミュレーションを, 論理的誤差率の推定における誤差につながる近似(Pauli twirling近似など)なしで行うことができる。 本手法を2つのQECCに適用する: 1次元 (1D) 反復符号と3-times d$ surface符号である。 エラー訂正プロセス中に発生するごく少量の絡み合いを利用することで、数百クオードまでの大規模システムを多くのコードサイクルで研究することができる。 我々は,超電導量子ビットに関連するリークの現実的なノイズモデルを検討し,コード性能と様々なリーク除去戦略を評価する。 特にコード距離が大きい場合, 適切な漏洩除去が重要であることが示唆された。

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