論文の概要: Quantum error detection with noise-resilient parity-controlled gate in two-dimensional Rydberg atom arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.19564v1
- Date: Wed, 29 May 2024 23:13:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-31 18:46:29.881477
- Title: Quantum error detection with noise-resilient parity-controlled gate in two-dimensional Rydberg atom arrays
- Title（参考訳）: 2次元Rydberg原子アレイにおける雑音耐性パリティ制御ゲートによる量子誤差検出
- Authors: F. Q. Guo, S. L. Su, Weibin Li, X. Q. Shao,
- Abstract要約: 量子エラー検出は量子ビットパリティの正確な測定に依存する。
本稿では,2次元リドバーグ原子配列内の量子誤差を検出するためのレジリエントパリティ制御ゲートを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4473518548010192
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum error detection relies primarily on precise measurement of qubit parity, a fundamental operation in quantum information processing. Here, we introduce a resilient parity-controlled gate tailored for detecting quantum errors within a 2D Rydberg atom array. Our method enables the discrimination between even and odd parities of virtually excited control atoms by tracking the dynamic evolution of an auxiliary atom. Using spin-exchange dipolar interactions of Rydberg states and single- and two-photon driving between ground states and Rydberg states, our method speeds up Rydberg-parity measurements by a large amount compared to previous methods. In practical application, we explore three-qubit repetition codes, standard surface codes featuring stabilizers in the forms $ZZZZ$ and $XXXX$, as well as rotated surface codes in the $XZZX$ configuration, facilitating the measurement of stabilizers with a single-shot readout. We carry out thorough numerical simulations to evaluate the feasibility of our strategy, considering potential experimental imperfections such as undesired interactions between Rydberg states, fluctuations in atomic positions, dephasing noise, and laser amplitude inhomogeneities. Particular emphasis is placed on ensuring the reliability and advantages of the physical mechanisms of the parity meter. These results affirm the robustness and viability of our protocol, positioning it as a promising candidate for quantum error detection employing the Rydberg atom system in the foreseeable future.
- Abstract（参考訳）: 量子誤り検出は主に量子情報処理の基本的な操作である量子ビットパリティの正確な測定に依存する。
本稿では,2次元Rydberg原子配列内の量子誤差を検出するためのレジリエントパリティ制御ゲートを提案する。
本手法は, 補助原子の動的進化を追跡することにより, 仮想励起制御原子の偶数パリティと奇数パリティの識別を可能にする。
Rydberg状態とRydberg状態の間のスピン交換双極子相互作用と単光子と2光子駆動を用いることで、Rydberg-parity測定を従来の方法と比較して大幅に高速化する。
本稿では,3ビット繰り返し符号,ZZZ$およびXXXX$の安定化器を特徴とする標準曲面符号,およびXZZX$構成の回転曲面符号について検討し,単発読み出しによる安定化器の測定を容易にする。
我々は,Rydberg状態間の望ましくない相互作用,原子位置のゆらぎ,劣化ノイズ,レーザー振幅の不均一性などの潜在的な実験的不完全性を考慮して,我々の戦略の有効性を評価するために,徹底的な数値シミュレーションを行った。
特に、パリティメータの物理機構の信頼性と利点の確保に重点を置いている。
これらの結果は、我々のプロトコルの堅牢性と生存性を確認し、近い将来、Rydberg原子系を用いた量子エラー検出の有望な候補として位置づけた。
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