論文の概要: Demonstration of logical qubits and repeated error correction with better-than-physical error rates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.02280v3
• Date: Sun, 17 Nov 2024 20:10:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-19 14:28:52.236140
• Title: Demonstration of logical qubits and repeated error correction with better-than-physical error rates
• Title（参考訳）: 物理誤差率より優れた論理量子ビットの証明と繰り返し誤差補正
• Authors: A. Paetznick, M. P. da Silva, C. Ryan-Anderson, J. M. Bello-Rivas, J. P. Campora III, A. Chernoguzov, J. M. Dreiling, C. Foltz, F. Frachon, J. P. Gaebler, T. M. Gatterman, L. Grans-Samuelsson, D. Gresh, D. Hayes, N. Hewitt, C. Holliman, C. V. Horst, J. Johansen, D. Lucchetti, Y. Matsuoka, M. Mills, S. A. Moses, B. Neyenhuis, A. Paz, J. Pino, P. Siegfried, A. Sundaram, D. Tom, S. J. Wernli, M. Zanner, R. P. Stutz, K. M. Svore,
• Abstract要約: 我々は,フォールトトレラント符号化と誤り訂正を用いて,物理誤差率以下のレベルまで論理誤差率を抑えることができる,トラップイオンQCCDプロセッサの実験を行った。 結果は、ノイズの多い中間量子コンピューティングから信頼性のある量子コンピューティングへの移行を示し、大規模フォールトトレラント量子コンピューティングへの高度な能力を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The promise of quantum computers hinges on the ability to scale to large system sizes, e.g., to run quantum computations consisting of more than 100 million operations fault-tolerantly. This in turn requires suppressing errors to levels inversely proportional to the size of the computation. As a step towards this ambitious goal, we present experiments on a trapped-ion QCCD processor where, through the use of fault-tolerant encoding and error correction, we are able to suppress logical error rates to levels below the physical error rates. In particular, we entangled logical qubits encoded in the [[7,1,3]] code with error rates 9.8 times to 500 times lower than at the physical level, and entangled logical qubits encoded in a [[12,2,4]] code based on Knill's C4/C6 scheme with error rates 4.7 times to 800 times lower than at the physical level, depending on the judicious use of post-selection. Moreover, we demonstrate repeated error correction with the [[12,2,4]] code, with logical error rates below physical circuit baselines corresponding to repeated CNOTs, and show evidence that the error rate per error correction cycle, which consists of over 100 physical CNOTs, approaches the error rate of two physical CNOTs. These results signify a transition from noisy intermediate scale quantum computing to reliable quantum computing, and demonstrate advanced capabilities toward large-scale fault-tolerant quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの約束は、例えば1億以上の演算からなる量子計算をフォールトトレラントに実行する大規模システムサイズにスケールする能力に基づいている。 これにより、計算のサイズに反比例するレベルのエラーを抑える必要がある。 この野心的な目標に向けて、我々は、フォールトトレラントエンコーディングとエラー訂正を用いることで、物理誤差率以下のレベルまで論理誤差率を抑えることができる、トラップイオンQCCDプロセッサの実験を行う。 特に, 誤り率9.8倍から500倍の誤り率を持つ[7,1,3]符号で符号化された論理量子ビットと, 誤り率4.7倍から800倍の誤り率を持つKnillのC4/C6方式に基づく[12,2,4]符号で符号化された論理量子ビットとを, 不正選択の法則によって比較した。 さらに、[12,2,4]符号で繰り返し誤り訂正を行い、物理回路ベースライン以下で繰り返しCNOTに対応する論理誤差率を示し、100以上の物理CNOTからなる誤り訂正サイクル当たりの誤差率が2つの物理CNOTの誤差率に近づくことを示す。 これらの結果は、ノイズの多い中間量子コンピューティングから信頼性のある量子コンピューティングへの移行を示し、大規模フォールトトレラント量子コンピューティングへの高度な能力を示す。

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