論文の概要: How to fault-tolerantly realize any quantum circuit with local operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.13863v1
• Date: Wed, 21 Feb 2024 15:12:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-22 14:54:03.650903
• Title: How to fault-tolerantly realize any quantum circuit with local operations
• Title（参考訳）: 局所演算を持つ量子回路をフォールトトレラントに実現する方法
• Authors: Shin Ho Choe and Robert Koenig
• Abstract要約: 任意の量子ビット間のゲートを含む一般的な量子回路を実現する方法を示す。 回路レベルの局所雑音モデリングは、元の回路の局所雑音と等価であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We show how to realize a general quantum circuit involving gates between arbitrary pairs of qubits by means of geometrically local quantum operations and efficient classical computation. We prove that circuit-level local stochastic noise modeling an imperfect implementation of our derived schemes is equivalent to local stochastic noise in the original circuit. Our constructions incur a constant-factor increase in the quantum circuit depth and a polynomial overhead in the number of qubits: To execute an arbitrary quantum circuit on $n$ qubits, we give a 3D quantum fault-tolerance architecture involving $O(n^{3/2} \log^3 n)$ qubits, and a quasi-2D architecture using $O(n^2 \log^3 n)$ qubits. Applied to recent fault-tolerance constructions, this gives a fault-tolerance threshold theorem for universal quantum computations with local operations, a polynomial qubit overhead and a quasi-polylogarithmic depth overhead. More generally, our transformation dispenses with the need for considering the locality of operations when designing schemes for fault-tolerant quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 幾何学的局所量子演算と効率的な古典計算により、任意の量子ビット対間のゲートを含む一般量子回路を実現する方法を示す。 回路レベルの局所確率ノイズモデリング 導出スキームの不完全実装は、元の回路の局所確率ノイズと同値であることが証明される。 量子回路の深さの一定要素増加と量子ビット数の多項式オーバーヘッド:$n$ qubits上で任意の量子回路を実行するために、$O(n^{3/2} \log^3n)$ qubitsを含む3次元量子フォールトトレランスアーキテクチャと$O(n^2 \log^3n)$ qubitsを用いた準2Dアーキテクチャを与える。 最近のフォールトトレランス構成に適用すると、局所演算を伴う普遍量子計算に対するフォールトトレランス閾値定理、多項式量子ビットオーバーヘッド、準多対数深さオーバーヘッドが与えられる。 より一般に、我々の変換は、フォールトトレラント量子情報処理のためのスキームを設計する際にオペレーションの局所性を考慮する必要性を伴います。

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