論文の概要: Demonstrating a universal logical gate set on a superconducting quantum processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.09035v1
- Date: Wed, 15 May 2024 02:04:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-16 14:35:45.985863
- Title: Demonstrating a universal logical gate set on a superconducting quantum processor
- Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサ上の普遍論理ゲートのデモ
- Authors: Jiaxuan Zhang, Zhao-Yun Chen, Yun-Jie Wang, Bin-Han Lu, Hai-Feng Zhang, Jia-Ning Li, Peng Duan, Yu-Chun Wu, Guo-Ping Guo,
- Abstract要約: フォールトトレラント量子コンピューティング(FTQC)は,大規模量子計算の実現に不可欠である。
ここでは, 超伝導量子プロセッサWutextkongを用いて, 距離2面符号上での論理CNOTゲートと任意の単一量子ビット回転ゲートを実験的に実装する。
本実験では, 整合性を持つ論理状態の忠実度が物理状態の忠実度を超えるような論理状態を生成するために, 符号化回路を設計する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.391691829693226
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Fault-tolerant quantum computing (FTQC) is essential for achieving large-scale practical quantum computation. Implementing arbitrary FTQC requires the execution of a universal gate set on logical qubits, which is highly challenging. Particularly, in the superconducting system, two-qubit gates on surface code logical qubits have not been realized. Here, we experimentally implement logical CNOT gate as well as arbitrary single-qubit rotation gates on distance-2 surface codes using the superconducting quantum processor \textit{Wukong}, thereby demonstrating a universal logical gate set. In the experiment, we design encoding circuits to prepare the required logical states, where the fidelities of the fault-tolerantly prepared logical states surpass those of the physical states. Furthermore, we demonstrate the transversal CNOT gate between two logical qubits and fault-tolerantly prepare four logical Bell states, all with fidelities exceeding those of the Bell states on the physical qubits. Using the logical CNOT gate and an ancilla logical state, arbitrary single-qubit rotation gate is implemented through gate teleportation. All logical gates are characterized on a complete state set and their fidelities are evaluated by logical Pauli transfer matrices. Implementation of the universal logical gate set and entangled logical states beyond physical fidelity marks a significant step towards FTQC on superconducting quantum processors.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピューティング(FTQC)は,大規模量子計算の実現に不可欠である。
任意のFTQCを実装するには論理量子ビット上の普遍ゲートセットの実行が必要であるが、これは非常に難しい。
特に超伝導系では、表面符号論理量子ビット上の2量子ゲートは実現されていない。
ここでは、超伝導量子プロセッサ \textit{Wukong} を用いて、論理CNOTゲートと、距離2曲面符号上の任意の単一量子ビット回転ゲートを実験的に実装し、普遍的な論理ゲートセットを示す。
本実験では, 整合性を有する論理状態の忠実度が物理状態の忠実度を超えるような論理状態を生成するために, 符号化回路を設計する。
さらに,2つの論理量子ビット間の逆CNOTゲートと4つの論理ベル状態の耐障害性を示す。
論理CNOTゲートとアンシラ論理状態を用いて、任意の単一ビット回転ゲートをゲートテレポーテーションにより実装する。
すべての論理ゲートは完全な状態集合に特徴づけられ、それらの忠実度は論理的なパウリ転移行列によって評価される。
普遍論理ゲートセットと物理的忠実性を超えた絡み合った論理状態の実装は、超伝導量子プロセッサにおけるFTQCへの重要な一歩である。
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