論文の概要: Transversal CNOT gate with multi-cycle error correction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.12267v1
• Date: Tue, 18 Jun 2024 04:50:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-19 20:45:27.820049
• Title: Transversal CNOT gate with multi-cycle error correction
• Title（参考訳）: 多サイクル誤差補正を用いたトランスバーサルCNOTゲート
• Authors: Younghun Kim, Martin Sevior, Muhammad Usman,
• Abstract要約: スケーラブルでプログラム可能な量子コンピュータは、コンピュータが合理的な時間枠で達成できない計算集約的なタスクを解く可能性を持ち、量子優位性を達成する。 現在の量子プロセッサのエラーに対する脆弱性は、実用的な問題に必要な複雑で深い量子回路の実行に重大な課題をもたらす。 我々の研究は、現在の世代の量子ハードウェアを用いた超伝導体ベースのプロセッサにおいて、論理的CNOTゲートとエラー検出を併用できる可能性を確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7359033750147501
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A scalable and programmable quantum computer holds the potential to solve computationally intensive tasks that classical computers cannot accomplish within a reasonable time frame, achieving quantum advantage. However, the vulnerability of the current generation of quantum processors to errors poses a significant challenge towards executing complex and deep quantum circuits required for practical problems. Quantum error correction codes such as Stabilizer codes offer a promising path forward for fault-tolerant quantum computing, however their realisation on quantum hardware is an on-going area of research. In particular, fault-tolerant quantum processing must employ logical gates on logical qubits with error suppression with realistically large size codes. This work has implemented a transversal CNOT gate between two logical qubits constructed using the Repetition code with flag qubits, and demonstrated error suppression with increasing code size under multiple rounds of error detection. By performing experiments on IBM quantum devices through cloud access, our results show that despite the potential for error propagation among logical qubits during the transversal CNOT gate operation, increasing the number of physical qubits from 21 to 39 and 57 can suppress errors, which persists over 10 rounds of error detection. Our work establishes the feasibility of employing logical CNOT gates alongside error detection on a superconductor-based processor using current generation quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: スケーラブルでプログラム可能な量子コンピュータは、古典的コンピュータが合理的な時間枠で達成できない計算集約的なタスクを解く可能性を持ち、量子優位性を達成する。 しかし、現在の量子プロセッサのエラーに対する脆弱性は、実際的な問題に必要な複雑で深い量子回路の実行に重大な課題をもたらす。 安定化器符号のような量子エラー訂正符号は、フォールトトレラント量子コンピューティングにとって有望な道筋を提供するが、量子ハードウェアへの実現は、現在進行中の研究分野である。 特に、フォールトトレラントな量子処理では、論理量子ビット上の論理ゲートと、現実的に大きな符号を持つ誤り抑制を用いる必要がある。 この研究は、フラグキュービットを持つ繰り返し符号を用いて構築された2つの論理キュービット間の超越的なCNOTゲートを実装し、複数ラウンドのエラー検出でコードサイズを増大させるエラー抑制を実証した。 クラウドアクセスによるIBM量子デバイス実験により,CNOTゲート操作における論理量子ビット間の誤り伝播の可能性にもかかわらず,物理量子ビット数が21から39から57に増加し,エラー検出が10ラウンド以上継続することを示す。 我々の研究は、現在の世代の量子ハードウェアを用いた超伝導体ベースのプロセッサにおいて、論理的CNOTゲートとエラー検出を併用できる可能性を確立した。

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