論文の概要: Towards early fault tolerance on a 2$\times$N array of qubits equipped with shuttling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.12599v2
• Date: Tue, 19 Mar 2024 04:48:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-20 23:12:03.473487
• Title: Towards early fault tolerance on a 2$\times$N array of qubits equipped with shuttling
• Title（参考訳）: シャットリングを具備した2$\times$N配列の早期耐故障性に向けて
• Authors: Adam Siegel, Armands Strikis, Michael Fogarty,
• Abstract要約: 局所的に相互作用する量子ビットの2次元グリッドは、フォールトトレラント量子コンピューティングのための有望なプラットフォームである。 本稿では,そのような制約のあるアーキテクチャも耐障害性をサポートすることを示す。 エラー訂正が可能であることを実証し、このプラットフォームに自然に適合するコードのクラスを特定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: It is well understood that a two-dimensional grid of locally-interacting qubits is a promising platform for achieving fault tolerant quantum computing. However in the near-future, it may prove less challenging to develop lower dimensional structures. In this paper, we show that such constrained architectures can also support fault tolerance; specifically we explore a 2$\times$N array of qubits where the interactions between non-neighbouring qubits are enabled by shuttling the logical information along the rows of the array. Despite the apparent constraints of this setup, we demonstrate that error correction is possible and identify the classes of codes that are naturally suited to this platform. Focusing on silicon spin qubits as a practical example of qubits believed to meet our requirements, we provide a protocol for achieving full universal quantum computation with the surface code, while also addressing the additional constraints that are specific to a silicon spin qubit device. Through numerical simulations, we evaluate the performance of this architecture using a realistic noise model, demonstrating that both surface code and more complex qLDPC codes efficiently suppress gate and shuttling noise to a level that allows for the execution of quantum algorithms within the classically intractable regime. This work thus brings us one step closer to the execution of quantum algorithms that outperform classical machines.
• Abstract（参考訳）: 局所的に相互作用する量子ビットの2次元グリッドは、フォールトトレラント量子コンピューティングを実現するための有望なプラットフォームであるとよく理解されている。 しかし、近未来においては、低次元構造を開発することがより困難でないことが証明される。 本稿では,そのような制約付きアーキテクチャは耐故障性もサポートできることを示す。特に,非隣り合う量子ビット間の相互作用が,配列の行に沿って論理情報をシャットダウンすることで可能となる2$\times$N配列を探索する。 この設定の明らかな制約にもかかわらず、エラー訂正が可能であることを示し、このプラットフォームに自然に適合するコードのクラスを特定する。 シリコンスピン量子ビットは,我々の要求を満たすと信じられている量子ビットの実用的な例として,表面コードによる全普遍量子計算を実現するためのプロトコルを提供するとともに,シリコンスピン量子ビットデバイスに特有の追加制約に対処する。 数値シミュレーションにより,本アーキテクチャの性能を現実的な雑音モデルを用いて評価し,曲面符号とより複雑なqLDPC符号の両方がゲートおよびシャットリングノイズを効果的に抑制し,古典的に難解な状態下で量子アルゴリズムの実行を可能にすることを実証した。 この研究により、古典的マシンを上回る量子アルゴリズムの実行に一歩近づいた。

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