論文の概要: Implementing fault-tolerant non-Clifford gates using the [[8,3,2]] color code
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.08663v2
- Date: Fri, 01 Aug 2025 12:07:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-04 18:08:53.361139
- Title: Implementing fault-tolerant non-Clifford gates using the [[8,3,2]] color code
- Title（参考訳）: 8,3,2]カラーコードを用いた耐故障性非クリフォードゲートの実装
- Authors: Daniel Honciuc Menendez, Annie Ray, Michael Vasmer,
- Abstract要約: 非クリフォードゲートを実装した符号化回路の性能改善を観察する。
本結果は,量子ゲートを用いた非自明なアルゴリズムの実装の可能性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum computers promise to solve problems that are intractable for classical computers, but qubits are vulnerable to many sources of error, limiting the depth of the circuits that can be reliably executed on today's quantum hardware. Quantum error correction has been proposed as a solution to this problem, whereby quantum information is protected by encoding it into a quantum error-correcting code. But protecting quantum information is not enough, we must also process the information using logic gates that are robust to faults that occur during their execution. One method for processing information fault-tolerantly is to use quantum error-correcting codes that have logical gates with a tensor product structure (transversal gates), making them naturally fault-tolerant. Here, we test the performance of a code with such transversal gates, the [[8,3,2]] color code, using trapped-ion and superconducting hardware. We observe improved performance (compared to no encoding) for encoded circuits implementing non-Clifford gates, a class of gates that are essential for achieving universal quantum computing. In particular, we find improved performance for an encoded circuit implementing the control-control $Z$ gate, a key gate in Shor's algorithm. Our results illustrate the potential of using codes with transversal gates to implement non-trivial algorithms on near-term quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、古典的コンピュータにとって難解な問題を解決することを約束するが、量子ビットは多くのエラーの原因に対して脆弱であり、今日の量子ハードウェア上で確実に実行できる回路の深さを制限している。
この問題の解決策として量子誤り訂正法が提案されており、量子エラー訂正符号に符号化することで量子情報を保護している。
しかし、量子情報を保護するだけでは十分ではなく、実行中に発生する障害に対して堅牢な論理ゲートを使用して情報を処理する必要がある。
フォールトトレラントな情報処理の1つの方法は、テンソル積構造を持つ論理ゲートを持つ量子誤り訂正符号を使用することで、自然にフォールトトレラントとなる。
そこで我々は,[8,3,2]カラーコード,[8,3,2]カラーコードを用いて,トラップイオンと超伝導ハードウェアを用いて,コードの性能を検証した。
普遍量子コンピューティングの実現に不可欠なゲートのクラスである非クリフォードゲートを実装した符号化回路の性能向上(エンコーディングを伴わない)を観察する。
特に、Shorのアルゴリズムのキーゲートである制御制御の$Z$ Gateを実装した符号化回路の性能が向上した。
この結果から, 短期量子ハードウェア上での非自明なアルゴリズムの実装に, トランスバーサルゲートを用いたコードの利用の可能性が示唆された。
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