論文の概要: Fault-Tolerant One-Bit Addition with the Smallest Interesting Colour Code

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.09893v1
• Date: Mon, 18 Sep 2023 15:56:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-19 12:30:18.237205
• Title: Fault-Tolerant One-Bit Addition with the Smallest Interesting Colour Code
• Title（参考訳）: 最小の興味深い色コードを持つフォールトトレラントな1ビット加算
• Authors: Yang Wang, Selwyn Simsek, Thomas M. Gatterman, Justin A. Gerber, Kevin Gilmore, Dan Gresh, Nathan Hewitt, Chandler V. Horst, Mitchell Matheny, Tanner Mengle, Brian Neyenhuis, Ben Criger
• Abstract要約: 量子コンピュータH1-1の量子コンピュータにおいて,小さな量子アルゴリズムと1量子ビット加算をフォールトトレラントに実装する。 我々は、フォールトトレラント回路で$sim 1.1×10-3$、未符号化回路で$sim 9.5×10-3$の演算誤差を観測する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5553228515450765
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fault-tolerant operations based on stabilizer codes are the state of the art in suppressing error rates in quantum computations. Most such codes do not permit a straightforward implementation of non-Clifford logical operations, which are necessary to define a universal gate set. As a result, implementations of these operations must either use error-correcting codes with more complicated error correction procedures or gate teleportation and magic states, which are prepared at the logical level, increasing overhead to a degree that precludes near-term implementation. In this work, we implement a small quantum algorithm, one-qubit addition, fault-tolerantly on the Quantinuum H1-1 quantum computer, using the [[8,3,2]] colour code. By removing unnecessary error-correction circuits and using low-overhead techniques for fault-tolerant preparation and measurement, we reduce the number of error-prone two-qubit gates and measurements to 36. We observe arithmetic errors with a rate of $\sim 1.1 \times 10^{-3}$ for the fault-tolerant circuit and $\sim 9.5 \times 10^{-3}$ for the unencoded circuit.
• Abstract（参考訳）: 安定化符号に基づくフォールトトレラント演算は、量子計算におけるエラー率を抑制する技術である。 そのような符号の多くは、普遍ゲート集合を定義するために必要な非クリフォード論理演算の直接的な実装を許さない。 結果として、これらの操作の実装は、より複雑な誤り訂正手順を持つ誤り訂正符号を使うか、論理レベルで準備されたゲートテレポーテーションとマジック状態を使い、短期的な実装を妨げる程度にオーバーヘッドを増加させなければならない。 本研究では,[8,3,2]色コードを用いて,量子化h1-1量子コンピュータ上でフォールトトレラントな1量子ビット加算アルゴリズムを実装した。 不要な誤り訂正回路を除去し, 耐故障性の測定に低オーバーヘッド技術を用いることで, エラーを起こしやすい2ビットゲートの数を36に削減する。 故障耐性回路では$\sim 1.1 \times 10^{-3}$、未符号化回路では$\sim 9.5 \times 10^{-3}$で演算誤差を観測する。

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