論文の概要: Circuit-level fault tolerance of cat codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.04157v1
• Date: Thu, 6 Jun 2024 15:18:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-07 14:20:13.559730
• Title: Circuit-level fault tolerance of cat codes
• Title（参考訳）: 猫符号の回路レベルの耐故障性
• Authors: Long D. H. My, Shushen Qin, Hui Khoon Ng,
• Abstract要約: ボソニック符号は、量子情報を単一の無限次元物理系に格納することを可能にする。 ボソニックコードにおける現在の取り組みの多くは、損失エラーのみを修正することにある。 猫符号を符号化した情報保存のための誤り訂正回路の性能を評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Bosonic codes offer the possibility of storing quantum information in a single infinite-dimensional physical system endowed with the capability to correct errors, thereby reducing the number of physical components needed to protect against noise. Much of the current efforts in bosonic codes are on correcting only loss errors, while deferring the correction of phase errors -- perhaps actively suppressed -- to subsequent layers of encoding with standard qubit codes. Rotationally symmetric bosonic codes, which include the well-known cat and binomial codes, are capable of simultaneous correction of both loss and phase errors, offer an alternate route that deals with arbitrary errors already at the base layer. Grimsmo et al. [PRX 10, 011058 (2020)] analyzed the family of such codes and proposed general error-correction circuits to correct both loss and phase errors, reporting high noise thresholds in the presence of loss and phase errors on the input, while the error-correction circuits remain noiseless. A proper assessment, however, requires consideration of circuit-level noise, where the individual circuit components can themselves be faulty and introduce errors on the encoded information. Here, we carry out such a circuit-level analysis, and assess the performance of the error-correction circuits for the storage of information encoded with cat codes. While the circuits of Grimsmo et al.~are formally fault tolerant even under circuit-level noise, the thresholds are significantly worse. We show how, through waiting-time optimization and the use of squeezing, we can restore the noise requirements to ones plausibly achievable with near-term quantum hardware. Our circuit-level analysis also reveals important features of the error-correction circuits not visible in the earlier ideal-circuit perspective.
• Abstract（参考訳）: ボソニック符号は、誤りを訂正する能力を持つ単一の無限次元物理系に量子情報を格納する可能性を提供し、ノイズから保護するために必要な物理成分の数を減少させる。 ボソニックコードにおける現在の取り組みの多くは、損失エラーのみを訂正することであり、フェーズエラー(おそらく積極的に抑制されている)の修正を、標準量子ビットコードによるその後の符号化層に延期することである。 よく知られた猫と二項符号を含む回転対称なボソニック符号は、損失と位相誤差の両方を同時に補正することができ、ベース層で既に任意のエラーを扱う代替経路を提供する。 Grimsmo et al [PRX 10, 011058 (2020)] はこれらの符号の族を解析し、損失と位相誤差の両方を補正する一般的な誤り訂正回路を提案し、誤り訂正回路はノイズのないままである。 しかし、適切な評価では、個々の回路コンポーネント自体が故障し、符号化された情報にエラーを発生させる回路レベルのノイズを考慮する必要がある。 そこで我々は,このような回路レベルの解析を行い,猫コードで符号化された情報の記憶のための誤り訂正回路の性能を評価する。 Grimsmo et al ~の回路は、回路レベルのノイズの下でも正式には耐障害性を持つが、しきい値はかなり悪い。 我々は、待ち時間最適化とスクイーズの使用により、ノイズ要求を短期量子ハードウェアで達成可能なものに復元する方法を示す。 また,回路レベルの解析により,従来の理想回路の視点では見えない誤差補正回路の重要な特徴が明らかになった。

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