論文の概要: Experimental fault-tolerant code switching

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.13732v1
• Date: Wed, 20 Mar 2024 16:40:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-21 16:08:57.414709
• Title: Experimental fault-tolerant code switching
• Title（参考訳）: 耐故障性コードスイッチングの実験
• Authors: Ivan Pogorelov, Friederike Butt, Lukas Postler, Christian D. Marciniak, Philipp Schindler, Markus Müller, Thomas Monz,
• Abstract要約: 本稿では,2つのコード間でのフォールトトレラントコードスイッチングを初めて実験的に実施する。 我々は論理回路を構築し、単一コード内でフォールトトレラントな方法でアクセスできない12の異なる論理状態を作成する。 その結果,論理量子ビットに対する決定論的制御への新たな経路を,補助量子ビットオーバーヘッドの低い論理量子ビットに対して実験的に開放した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9088985324817254
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error correction is a crucial tool for mitigating hardware errors in quantum computers by encoding logical information into multiple physical qubits. However, no single error-correcting code allows for an intrinsically fault-tolerant implementation of all the gates needed for universal quantum computing [1-3]. One way to tackle this problem is to switch between two suitable error-correcting codes, while preserving the encoded logical information, which in combination give access to a fault-tolerant universal gate set [4-6]. In this work, we present the first experimental implementation of fault-tolerant code switching between two codes. One is the seven-qubit color code [7], which features fault-tolerant CNOT and $H$ quantum gates, while the other one, the 10-qubit code [8], allows for a fault-tolerant $T$-gate implementation. Together they form a complementary universal gate set. Building on essential code switching building blocks, we construct logical circuits and prepare 12 different logical states which are not accessible natively in a fault-tolerant way within a single code. Finally, we use code switching to entangle two logical qubits employing the full universal gate set in a single logical quantum circuit. Our results experimentally open up a new route towards deterministic control over logical qubits with low auxiliary qubit overhead, not relying on the probabilistic preparation of resource states.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正は、論理情報を複数の物理量子ビットに符号化することで、量子コンピュータにおけるハードウェアエラーを緩和するための重要なツールである。 しかし、単一の誤り訂正コードは、普遍量子コンピューティング [1-3] に必要な全てのゲートを本質的にフォールトトレラントに実装することができない。 この問題を解決する方法の1つは、符号化された論理情報を保存しながら、2つの適切な誤り訂正符号を切り替えることである。 本研究では,2つのコード間でのフォールトトレラントなコードスイッチングを初めて実験的に実施する。 1つは、フォールトトレラントなCNOTと$H$量子ゲートを備えた7キュービットカラーコード[7]であり、もう1つは、フォールトトレラントな$T$ゲートの実装を可能にする10キュービットコード[8]である。 それらは相補的な普遍ゲートセットを形成する。 基本的コードスイッチングブロックに基づいて論理回路を構築し、単一コード内でフォールトトレラントな方法でネイティブにアクセスできない12の論理状態を作成する。 最後に,1つの論理量子回路における全普遍ゲートを用いた2つの論理量子ビットの絡み合わせにコード切替を用いる。 その結果、資源状態の確率的準備に頼らずに、補助量子ビットのオーバーヘッドが低い論理量子ビットに対する決定論的制御への新たな経路を実験的に開けた。

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