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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.04157v2
• Date: Tue, 08 Jul 2025 09:42:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-09 16:34:36.348952
• 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、誤り訂正機能を備えた単一の無限次元物理系に量子情報を符号化する。 ボソニック符号の最近の議論はボソンロス誤差のみを修正することに集中している。 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状態に戻す方法を示す。
• 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 encode quantum information into a single infinite-dimensional physical system endowed with error correction capabilities. This reduces the need for complex management of many physical constituents compared with standard approaches employing multiple physical qubits. Recent discussions of bosonic codes centre around correcting only boson-loss errors, with phase errors either actively suppressed or deferred to subsequent layers of encoding with standard qubit codes. Rotationally symmetric bosonic (RSB) codes, which include the well-known cat and binomial codes, are capable of simultaneous correction of loss and phase errors, offering an alternate route that deals with arbitrary errors already at the base layer. Here, we investigate the robustness of such codes, moving away from the more idealistic past studies towards a circuit-level noise analysis closer to the practical situation where every physical component in the device is potentially faulty. We extend the concept of fault tolerance to the case of RSB codes, and then examine the performance of two known error correction circuits under circuit-level noise. Our analysis reveals a significantly more stringent noise threshold for fault-tolerant operation than found in past works; nevertheless, we show how, through waiting-time optimization and the use of squeezing, we can restore the noise requirements to a regime achievable with near-term quantum hardware. While our focus here is on cat codes for concreteness, a similar analysis applies for general RSB codes.
• Abstract（参考訳）: ボソニック符号は、誤り訂正機能を備えた単一の無限次元物理系に量子情報を符号化する。 これにより、複数の物理量子ビットを用いる標準的なアプローチと比較して、多くの物理成分の複雑な管理の必要性が軽減される。 近年のボソニック符号の議論は、ボソンロス誤差のみを補正することに集中しており、位相誤差は、標準量子ビット符号による後の符号化層に積極的に抑制されるか、延期される。 有名な猫と二項符号を含む回転対称ボソニック(RSB)符号は、損失と位相誤差の同時補正が可能であり、ベース層で既に任意のエラーに対処する代替ルートを提供する。 そこで本稿では, より理想主義的な過去の研究から, 回路レベルのノイズ解析へ移行し, デバイス内の物理成分がすべて故障する可能性のある現実的状況に近づいた。 本稿では,RSB符号の場合の耐故障性の概念を拡張し,回路レベルの雑音下での2つの既知の誤り訂正回路の性能について検討する。 解析の結果,従来よりも耐故障性に優れていたノイズしきい値が明らかにされた。しかしながら,待ち時間最適化とスクイージングの利用により,近い将来の量子ハードウェアで実現可能な状態に回復できることを示す。 ここでは、具体的には猫のコードに焦点を当てていますが、一般的なRSBコードにも同様の分析が適用されます。

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