論文の概要: Logical quantum processor based on reconfigurable atom arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.03982v1
- Date: Thu, 7 Dec 2023 01:54:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-08 16:26:40.577723
- Title: Logical quantum processor based on reconfigurable atom arrays
- Title(参考訳): 再構成可能な原子配列に基づく論理量子プロセッサ
- Authors: Dolev Bluvstein, Simon J. Evered, Alexandra A. Geim, Sophie H. Li,
Hengyun Zhou, Tom Manovitz, Sepehr Ebadi, Madelyn Cain, Marcin Kalinowski,
Dominik Hangleiter, J. Pablo Bonilla Ataides, Nishad Maskara, Iris Cong, Xun
Gao, Pedro Sales Rodriguez, Thomas Karolyshyn, Giulia Semeghini, Michael J.
Gullans, Markus Greiner, Vladan Vuletic, Mikhail D. Lukin
- Abstract要約: 本稿では,最大280個の物理量子ビットで動作する符号化論理量子ビットに基づくプログラマブル量子プロセッサの実現について報告する。
結果は、早期の誤り訂正量子計算の出現を物語っている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 27.489364850707926
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Suppressing errors is the central challenge for useful quantum computing,
requiring quantum error correction for large-scale processing. However, the
overhead in the realization of error-corrected ``logical'' qubits, where
information is encoded across many physical qubits for redundancy, poses
significant challenges to large-scale logical quantum computing. Here we report
the realization of a programmable quantum processor based on encoded logical
qubits operating with up to 280 physical qubits. Utilizing logical-level
control and a zoned architecture in reconfigurable neutral atom arrays, our
system combines high two-qubit gate fidelities, arbitrary connectivity, as well
as fully programmable single-qubit rotations and mid-circuit readout. Operating
this logical processor with various types of encodings, we demonstrate
improvement of a two-qubit logic gate by scaling surface code distance from d=3
to d=7, preparation of color code qubits with break-even fidelities,
fault-tolerant creation of logical GHZ states and feedforward entanglement
teleportation, as well as operation of 40 color code qubits. Finally, using
three-dimensional [[8,3,2]] code blocks, we realize computationally complex
sampling circuits with up to 48 logical qubits entangled with hypercube
connectivity with 228 logical two-qubit gates and 48 logical CCZ gates. We find
that this logical encoding substantially improves algorithmic performance with
error detection, outperforming physical qubit fidelities at both cross-entropy
benchmarking and quantum simulations of fast scrambling. These results herald
the advent of early error-corrected quantum computation and chart a path toward
large-scale logical processors.
- Abstract(参考訳): エラーの抑制は有用な量子コンピューティングの中心的な課題であり、大規模な処理には量子誤差補正を必要とする。
しかし、情報の冗長性のために多くの物理キュービットにわたってエンコードされる誤り訂正された「論理」キュービットの実現におけるオーバーヘッドは、大規模な論理量子コンピューティングにとって大きな課題となる。
本稿では,最大280個の物理量子ビットで動作する符号化論理量子ビットに基づくプログラマブル量子プロセッサの実現について報告する。
論理レベル制御とゾーンアーキテクチャを再構成可能な中性原子配列に応用し,高い2量子ゲート特性,任意の接続性,プログラム可能なシングルキュービット回転,中間回路の読み出しを両立させる。
この論理プロセッサを多種多様なエンコーディングで動作させ,d=3からd=7までの曲面符号距離のスケーリングによる2ビット論理ゲートの改良,不均質なカラーコードキュービットの作成,論理GHZ状態のフォールトトレラント生成,フィードフォワードエンタングルメントテレポーテーション,および40カラーコードキュービットの動作を実演する。
最後に, 3次元 [8,3,2] 符号ブロックを用いて, 228個の論理2量子ゲートと48個の論理cczゲートとのハイパーキューブ接続により, 最大48個の論理キュービットが絡み合った計算複雑なサンプリング回路を実現する。
この論理エンコーディングは誤り検出によるアルゴリズムの性能を大幅に向上し、クロスエントロピーベンチマークと高速スクランブルの量子シミュレーションの両方において物理量子ビットのフィデリティを上回っている。
これらの結果は、早期の誤り訂正量子計算の出現と、大規模論理プロセッサへの道筋を示すものである。
関連論文リスト
- Realizing Lattice Surgery on Two Distance-Three Repetition Codes with Superconducting Qubits [31.25958618453706]
2つの距離3の繰り返し符号量子ビット間の格子手術を1つの距離3の曲面符号量子ビットに分割して示す。
我々は、類似の非符号化回路と比較して、復号化$ZZ$論理2ビットオブザーバブルの値を改善する。
論文 参考訳(メタデータ) (2025-01-08T16:49:27Z) - Experimental Demonstration of Logical Magic State Distillation [62.77974948443222]
中性原子量子コンピュータ上での論理量子ビットによるマジック状態蒸留の実験的実現について述べる。
提案手法では,多くの論理量子ビット上で並列に量子演算を符号化し,実行するために動的に再構成可能なアーキテクチャを用いる。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-12-19T18:38:46Z) - Scaling and logic in the color code on a superconducting quantum processor [109.61104855764401]
本稿では,超伝導プロセッサ上でのカラーコードのデモを行い,論理的誤りの抑制と論理的操作を行う。
汎用計算の鍵となるマジックステートを注入し、選択後99%以上の忠実性を達成する。
この研究は、超伝導プロセッサ上でのフォールトトレラント量子計算を実現するための、魅力的な研究方向としてカラーコードを確立する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-12-18T19:00:05Z) - Transversal CNOT gate with multi-cycle error correction [1.7359033750147501]
スケーラブルでプログラム可能な量子コンピュータは、コンピュータが合理的な時間枠で達成できない計算集約的なタスクを解く可能性を持ち、量子優位性を達成する。
現在の量子プロセッサのエラーに対する脆弱性は、実用的な問題に必要な複雑で深い量子回路の実行に重大な課題をもたらす。
我々の研究は、現在の世代の量子ハードウェアを用いた超伝導体ベースのプロセッサにおいて、論理的CNOTゲートとエラー検出を併用できる可能性を確立した。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-06-18T04:50:15Z) - Demonstrating a universal logical gate set in error-detecting surface codes on a superconducting quantum processor [13.391691829693226]
超伝導量子プロセッサWuitkongを用いて,距離2の表面コード上に任意の1量子ビット回転ゲートを持つ論理CNOTゲートを実験的に実装した。
我々は論理的ベル状態のフォールトトレラントな準備とCHSH不等式違反の観察を行い、論理的量子ビット間の絡み合いを確認した。
普遍論理ゲートセットと絡み合った論理状態のデモンストレーションは、超伝導量子プロセッサにおけるFTQCの重要な側面を強調している。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-05-15T02:04:34Z) - Optimizing quantum gates towards the scale of logical qubits [78.55133994211627]
量子ゲート理論の基本的な前提は、量子ゲートはフォールトトレランスの誤差閾値を超えることなく、大きなプロセッサにスケールできるということである。
ここでは、このような問題を克服できる戦略について報告する。
我々は、68個の周波数可変ビットの周波数軌跡をコレオグラフィーして、超伝導エラー中に単一量子ビットを実行することを示した。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-08-04T13:39:46Z) - Deep Quantum Error Correction [73.54643419792453]
量子誤り訂正符号(QECC)は、量子コンピューティングのポテンシャルを実現するための鍵となる要素である。
本研究では,新しいエンペンド・ツー・エンドの量子誤りデコーダを効率的に訓練する。
提案手法は,最先端の精度を実現することにより,QECCのニューラルデコーダのパワーを実証する。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-01-27T08:16:26Z) - Protecting Expressive Circuits with a Quantum Error Detection Code [0.0]
我々は,既存のトラップイオンコンピュータの実装のための量子エラー検出コードを開発した。
k$論理量子ビットを$k+2$物理量子ビットに符号化することにより、フォールトトレラントな状態初期化とシンドローム測定回路を提示する。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-11-12T16:46:35Z) - Suppressing quantum errors by scaling a surface code logical qubit [147.2624260358795]
複数のコードサイズにわたる論理量子ビット性能のスケーリングの測定について報告する。
超伝導量子ビット系は、量子ビット数の増加による追加誤差を克服するのに十分な性能を有する。
量子誤り訂正は量子ビット数が増加するにつれて性能が向上し始める。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-07-13T18:00:02Z) - Entangling logical qubits with lattice surgery [47.037230560588604]
10-qubit イオントラップ量子情報処理装置における2つのトポロジカル符号化量子ビット間の格子手術の実験的実現について述べる。
特に、2つの論理量子ビット間の絡み合いを示し、論理状態のテレポーテーションを実装する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-06-04T18:00:09Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。