論文の概要: Mitigating errors in logical qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.03766v1
• Date: Mon, 6 May 2024 18:04:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-08 18:14:30.675974
• Title: Mitigating errors in logical qubits
• Title（参考訳）: 論理量子ビットにおける誤りの緩和
• Authors: Samuel C. Smith, Benjamin J. Brown, Stephen D. Bartlett,
• Abstract要約: 排他的復号器を用いた論理的故障率の定量化手法を開発した。 コード距離で排他率が減衰する低エラー率の制度を同定する。 我々の研究は、量子誤り訂正における強力なツールとしてのポストセレクションの重要性を強調している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6385815610837167
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error correcting codes protect quantum information, allowing for large quantum computations provided that physical error rates are sufficiently low. We combine post-selection with surface code error correction through the use of a parameterized family of exclusive decoders, which are able to abort on decoding instances that are deemed too difficult. We develop new numerical sampling methods to quantify logical failure rates with exclusive decoders as well as the trade-off in terms of the amount of post-selection required. For the most discriminating of exclusive decoders, we demonstrate a threshold of 50\% under depolarizing noise for the surface code (or $32(1)\%$ for the fault-tolerant case with phenomenological measurement errors), and up to a quadratic improvement in logical failure rates below threshold. Furthermore, surprisingly, with a modest exclusion criterion, we identify a regime at low error rates where the exclusion rate decays with code distance, providing a pathway for scalable and time-efficient quantum computing with post-selection. We apply our exclusive decoder to the 15-to-1 magic state distillation protocol, and report a $75\%$ reduction in the number of physical qubits required, and a $60\%$ reduction in the total spacetime volume required, including accounting for repetitions required for post-selection. We also consider other applications, as an error mitigation technique, and in concatenated schemes. Our work highlights the importance of post-selection as a powerful tool in quantum error correction.
• Abstract（参考訳）: 量子エラー訂正符号は量子情報を保護し、物理誤差率が十分に低い場合の大規模な量子計算を可能にする。 我々は,選択後の誤り訂正と表面符号誤り訂正を,パラメータ化された排他的デコーダの族を用いて組み合わせる。 本稿では,排他的デコーダを用いた論理的故障率の定量化と,選択後処理の量によるトレードオフに関する新しい数値サンプリング手法を提案する。 排他的デコーダを最も識別するために, 表面符号の除極雑音下でのしきい値(フェノメロジカルな測定誤差を有する耐故障性ケースの場合は32(1)\%) と, しきい値以下の論理的故障率の2次改善を示す。 さらに、意外なことに、控えめな排他基準により、排他率がコード距離で減衰する低いエラー率のレジームを特定し、ポストセレクションによるスケーラブルで時間効率の量子コンピューティングの経路を提供する。 我々は,15-to-1のマジックステート蒸留プロトコルに排他的デコーダを適用し,必要な物理量子ビット数の削減に75\%,選択後の繰り返しを含む時空容積の削減に60\%の削減を報告した。 また、他のアプリケーションについても、エラー軽減手法や統合スキームとして検討する。 我々の研究は、量子誤り訂正における強力なツールとしてのポストセレクションの重要性を強調している。

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