論文の概要: Creating entangled logical qubits in the heavy-hex lattice with topological codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.15989v1
- Date: Wed, 24 Apr 2024 17:02:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-26 18:41:38.047959
- Title: Creating entangled logical qubits in the heavy-hex lattice with topological codes
- Title（参考訳）: 位相符号を持つ重ヘックス格子における絡み合った論理量子ビットの生成
- Authors: Bence Hetényi, James R. Wootton,
- Abstract要約: この作業では、このバグが機能にどのように変換されるかを示します。
コード距離が最大$d = 4$の論理量子ビット間の絡み合いを示す。
我々は、94%の忠実さを特徴とするポストセレクションを持つ$d=2$のケースに対して、ベルの不平等の違反を検証する。
- 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: Designs for quantum error correction depend strongly on the connectivity of the qubits. For solid state qubits, the most straightforward approach is to have connectivity constrained to a planar graph. Practical considerations may also further restrict the connectivity, resulting in a relatively sparse graph such as the heavy-hex architecture of current IBM Quantum devices. In such cases it is hard to use all qubits to their full potential. Instead, in order to emulate the denser connectivity required to implement well-known quantum error correcting codes, many qubits remain effectively unused. In this work we show how this bug can be turned into a feature. By using the unused qubits of one code to execute another, two codes can be implemented on top of each other, allowing easy application of fault-tolerant entangling gates and measurements. We demonstrate this by realizing a surface code and a Bacon-Shor code on a 133 qubit IBM Quantum device. Using transversal CX gates and lattice surgery we demonstrate entanglement between these logical qubits with code distance up to $d = 4$ and five rounds of stabilizer measurement cycles. The nonplanar coupling between the qubits allows us to simultaneously measure the logical $XX$, $YY$, and $ZZ$ observables. With this we verify the violation of Bell's inequality for both the $d=2$ case with post selection featuring a fidelity of $94\%$, and the $d=3$ instance using only quantum error correction.
- Abstract（参考訳）: 量子誤差補正の設計は、量子ビットの接続性に強く依存する。
固体量子ビットの場合、最も簡単なアプローチは、平面グラフに接続を制約することである。
実際の考慮事項は接続性をさらに制限し、現在のIBM Quantumデバイスのヘビーヘックスアーキテクチャのような比較的スパースなグラフをもたらす可能性がある。
そのような場合、全ての量子ビットをその潜在能力を最大限に活用することは困難である。
代わりに、よく知られた量子誤り訂正符号を実装するために必要なより密接な接続をエミュレートするために、多くの量子ビットは効果的に使われないままである。
この作業では、このバグが機能にどのように変換されるかを示します。
1つのコードの未使用のキュービットを使って別のコードを実行することで、2つのコードが相互に実装され、フォールトトレラントなエンタングルゲートと測定を簡単に適用できる。
我々は、表面コードとBacon-Shor符号を133量子ビットのIBM量子デバイス上で実現し、これを実証する。
横方向のCXゲートと格子の手術を用いて、コード距離が最大$d = 4$および5ラウンドの安定化器測定サイクルを持つこれらの論理量子ビット間の絡み合いを示す。
量子ビット間の非平面結合により、論理的な$XX$, $YY$, $ZZ$Observablesを同時に測定できる。
これにより、$d=2$の場合と$d=3$の場合の両方において、9,4\%$の忠実さを特徴とするポストセレクションと、量子誤り訂正のみを用いて$d=3$のインスタンスの不正性を検証する。
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