論文の概要: Erasure-tolerance protocol for the surface codes on Rydberg atomic quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.12656v1
- Date: Fri, 19 Apr 2024 06:44:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-22 16:05:28.705709
- Title: Erasure-tolerance protocol for the surface codes on Rydberg atomic quantum computers
- Title（参考訳）: Rydberg原子量子コンピュータ上の表面符号の消去耐性プロトコル
- Authors: Fumiyoshi Kobayashi, Shota Nagayama,
- Abstract要約: 光ツイーザを備えたライドバーグ原子配列は、フォールトトレラント量子コンピュータの候補として有望である。
克服すべき大きな障壁は、非Pauliエラー、消去エラー、リークエラーである。
我々は,この問題を許容する新しいスキーム,すなわちtextit$k$-shift消去回復スキームを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Rydberg atom array with optical tweezers is a promising candidate for a fault-tolerant quantum computer, thanks to its good properties such as scalability, long coherence time and optical accessibility for communication. A big barrier to overcome is non-Pauli errors, erasure errors and leakage errors. Conventional work has revealed that leakage error is convertible to erasure error. A remaining problem is that such (converted) erasure errors continuously happen and accumulate. The previous proposal involved transporting atoms directly from the reservoir area, where atoms are stored for spare, to the computational area, where the computation and the error correction are processed, to correct atom loss. However, transporting atoms takes a long time and has side effects on surrounding qubits in practice. In this study, we evaluate the effects on planar code by circuit-based Monte Carlo simulation which has depolarizing errors and erasure errors, and propose a new scheme to tolerate that problem, namely, \textit{$k$-shift erasure recovery} scheme. Our scheme uses online code deformation to tolerate erasures and repeatedly transfers the logical qubit from an imperfect array in which erasure errors accumulated to another perfect array in which erasure errors have been fixed by offline optical tweezers, to tolerate a large (accumulated) number of erasures. Furthermore, our scheme corrects erasure errors of atom arrays while logical qubits are evacuated from that area to correct; therefore, manipulating optical tweezers for erasure correction does not disturb qubits that compose logical data. We believe that our scheme provides practical directions for Rydberg atom quantum computers to realize feasible fault-tolerance.
- Abstract（参考訳）: 光ツイーザを備えたライドバーグ原子配列は、スケーラビリティ、長いコヒーレンス時間、通信のための光アクセシビリティといった優れた性質のおかげで、フォールトトレラント量子コンピュータの候補として期待できる。
克服すべき大きな障壁は、非Pauliエラー、消去エラー、リークエラーである。
従来の研究によると、漏洩エラーは消去エラーに変換可能である。
残る問題は、このような(変換された)消去エラーが継続的に発生して蓄積されることである。
従来の提案では、予備の原子が格納されている貯水池から計算領域へ原子を直接輸送し、計算と誤り訂正を行い、原子の損失を補正するものだった。
しかし、原子の輸送には長い時間がかかるため、実際には周囲の量子ビットに副作用がある。
本研究では,回路ベースモンテカルロシミュレーションによる平面コードへの影響評価を行い,この問題を許容する新たな手法,すなわち \textit{$k$-shift erasure recovery}スキームを提案する。
提案方式では, オンラインコード変形を用いて消去を許容し, 消去エラーが蓄積された不完全配列から, オフライン光ツイーザによって消去エラーが修正された完全配列へ論理量子ビットを繰り返し転送し, 大量の消去を許容する。
さらに,その領域から論理量子ビットを退避させながら原子配列の消去誤差を補正するので,消去補正のための光ツイーザの操作は論理データを構成する量子ビットを妨害しない。
我々はRydberg原子量子コンピュータが実現可能なフォールトトレランスを実現するための実用的な方向を提供すると考えている。
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