論文の概要: Bosonic Pauli+: Efficient Simulation of Concatenated Gottesman-Kitaev-Preskill Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.09333v2
• Date: Thu, 22 Feb 2024 18:12:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-23 17:41:25.943081
• Title: Bosonic Pauli+: Efficient Simulation of Concatenated Gottesman-Kitaev-Preskill Codes
• Title（参考訳）: Bosonic Pauli+: Concatenated Gottesman-Kitaev-Preskill Codesの効率的なシミュレーション
• Authors: Florian Hopfmueller, Maxime Tremblay, Philippe St-Jean, Baptiste Royer, Marc-Antoine Lemonde
• Abstract要約: フォールトトレラントな量子誤り訂正への有望な経路は、Gottesman-Kitaev-Preskill符号とqubit符号との結合である。 このようなコードの開発には、多くのモードの力学をシミュレートしながら、現実的にノイズをモデル化するシミュレーションツールが必要である。 ここでは、ボソニック多モードヒルベルト空間のリッチダイナミクスを捕捉しながら、多数のモードで効率的にシミュレートできるボソニック・パウリ+モデル(BP+)を導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5249805590164903
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A promising route towards fault-tolerant quantum error correction is the concatenation of a Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) code with a qubit code. Development of such concatenated codes requires simulation tools which realistically model noise, while being able to simulate the dynamics of many modes. However, so far, large-scale simulation tools for concatenated GKP codes have been limited to idealized noise models and GKP code implementations. Here, we introduce the Bosonic Pauli+ model (BP+), which can be simulated efficiently for a large number of modes, while capturing the rich dynamics in the bosonic multi-mode Hilbert space. We demonstrate the method by simulating a hybrid surface code, where the data qubits are finite-energy GKP qubits stabilized using the small-Big-small (sBs) protocol, and the syndrome qubits are standard two-level systems. Using BP+, we present logical error rates of such an implementation. Confidence in the accuracy of the method is gained by comparing its predictions with full time evolution simulations for several relevant quantum circuits. While developed specifically for GKP qubits stabilized using the sBs protocol, the mathematical structure of BP+ is generic and may be applicable also to the simulation of concatenations using other bosonic codes.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラントな量子誤り訂正への有望な経路は、Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) コードとキュービットコードとの結合である。 このような結合コードの開発には、多くのモードのダイナミクスをシミュレートしながら、ノイズをリアルにモデル化するシミュレーションツールが必要となる。 しかし、GKP符号を連結する大規模シミュレーションツールは、理想的なノイズモデルやGKP符号の実装に限られている。 本稿では、ボソニック多モードヒルベルト空間のリッチダイナミクスを捉えながら、多数のモードに対して効率的にシミュレーションできるボソニックポーリ+モデル(bp+)を紹介する。 本手法は,データ量子ビットが有限エネルギーGKP量子ビットで,小小(sBs)プロトコルで安定化され,シンドローム量子ビットが標準2レベルシステムであるようなハイブリッド曲面符号をシミュレートすることによって実証する。 BP+を用いて,そのような実装の論理誤差率を示す。 提案手法の精度の信頼性は,いくつかの関連する量子回路に対する実時間進化シミュレーションと比較することによって得られる。 sBsプロトコルを用いて安定化されたGKP量子ビットのために特別に開発されたが、BP+の数学的構造は汎用的であり、他のボソニック符号を用いた連結のシミュレーションにも適用できる。

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