論文の概要: Thresholds for the distributed surface code in the presence of memory decoherence
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.10770v2
- Date: Sat, 18 May 2024 16:04:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-21 23:30:28.585030
- Title: Thresholds for the distributed surface code in the presence of memory decoherence
- Title（参考訳）: メモリデコヒーレンスの存在下での分散曲面符号の閾値
- Authors: Sébastian de Bone, Paul Möller, Conor E. Bradley, Tim H. Taminiau, David Elkouss,
- Abstract要約: 本稿では,分散トーリック曲面符号を用いたメモリチャネルの数値シミュレーションのためのフレームワークを提案する。
メモリデコヒーレンスの影響を定量的に検討し、デコヒーレンスレベルに合わせたGHZ生成プロトコルの利点を評価する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In the search for scalable, fault-tolerant quantum computing, distributed quantum computers are promising candidates. These systems can be realized in large-scale quantum networks or condensed onto a single chip with closely situated nodes. We present a framework for numerical simulations of a memory channel using the distributed toric surface code, where each data qubit of the code is part of a separate node, and the error-detection performance depends on the quality of four-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) states generated between the nodes. We quantitatively investigate the effect of memory decoherence and evaluate the advantage of GHZ creation protocols tailored to the level of decoherence. We do this by applying our framework for the particular case of color centers in diamond, employing models developed from experimental characterization of nitrogen-vacancy centers. For diamond color centers, coherence times during entanglement generation are orders of magnitude lower than coherence times of idling qubits. These coherence times represent a limiting factor for applications, but previous surface code simulations did not treat them as such. Introducing limiting coherence times as a prominent noise factor makes it imperative to integrate realistic operation times into simulations and incorporate strategies for operation scheduling. Our model predicts error probability thresholds for gate and measurement reduced by at least a factor of three compared to prior work with more idealized noise models. We also find a threshold of $4\cdot10^2$ in the ratio between the entanglement generation and the decoherence rates, setting a benchmark for experimental progress.
- Abstract（参考訳）: スケーラブルでフォールトトレラントな量子コンピューティングの探索において、分散量子コンピュータは有望な候補である。
これらのシステムは、大規模量子ネットワークで実現したり、近接したノードを持つ単一のチップに凝縮されたりすることができる。
分散トーリックサーフェスコードを用いてメモリチャネルの数値シミュレーションを行うためのフレームワークを提案する。コードの各データキュービットは別個のノードの一部であり、誤り検出性能はノード間で発生する4量子グリーンバーガー・ホルン・ザイリンガー状態の品質に依存する。
メモリデコヒーレンスの影響を定量的に検討し、デコヒーレンスレベルに合わせたGHZ生成プロトコルの利点を評価する。
我々は, 窒素空孔中心を実験的に評価したモデルを用いて, ダイヤモンド中の色中心の特定のケースに我々の枠組みを適用した。
ダイヤモンド色中心では、絡み合い発生時のコヒーレンス時間は、アイドリングキュービットのコヒーレンス時間よりも桁違いに低い。
これらのコヒーレンス時間(英語版)は、アプリケーションの制限要因であるが、以前の表面コードシミュレーションではそのような扱いはしなかった。
顕著なノイズファクターとしてのコヒーレンス時間制限の導入は、現実的な演算時間をシミュレーションに統合し、演算スケジューリングの戦略を取り入れることが不可欠である。
本モデルでは,より理想的なノイズモデルを用いた前処理と比較して,ゲートと測定の誤差確率閾値を少なくとも3倍に低減する。
また、エンタングルメント生成とデコヒーレンス率の比で4\cdot10^2$の閾値が得られ、実験進行のベンチマークが設定される。
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