論文の概要: Surface Code with Imperfect Erasure Checks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.00842v1
• Date: Thu, 1 Aug 2024 18:00:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-05 15:16:52.078059
• Title: Surface Code with Imperfect Erasure Checks
• Title（参考訳）: 不完全消去チェック付き表面コード
• Authors: Kathleen Chang, Shraddha Singh, Jahan Claes, Kaavya Sahay, James Teoh, Shruti Puri,
• Abstract要約: 表面符号を用いたフォールトトレラント量子誤り訂正において,不完全だがオーバーヘッド効率の高い消去チェックを用いた結果について検討する。 物理的に妥当な仮定の下では、しきい値誤差率はパウリ雑音の少なくとも2倍以上であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Recently, a lot of effort has been devoted towards designing erasure qubits in which dominant physical noise excites leakage states whose population can be detected and returned to the qubit subspace. Interest in these erasure qubits has been driven by studies showing that the requirements for fault-tolerant quantum error correction are significantly relaxed when noise in every gate operation is dominated by erasures. However, these studies assume perfectly accurate erasure checks after every gate operation which generally come with undesirable time and hardware overhead costs. In this work, we investigate the consequences of using an imperfect but overhead-efficient erasure check for fault-tolerant quantum error correction with the surface code. We show that, under physically reasonable assumptions on the imperfect erasure checks, the threshold error rate is still at least over twice that for Pauli noise. We also study the impact of imperfect erasure checks on the effective error distance and find that it degrades the effective distance under a general error model in which a qubit suffers from depolarizing noise when interacting with a leaked qubit. We then identify a more restrictive but realistic noise model for a qubit that interacts with a leaked qubit, under which the effective error distance is twice that for Pauli noise. We apply our analysis to recently proposed superconducting dual-rail erasure qubits and show that achieving good performance surface code quantum memories with relaxed system requirements is possible.
• Abstract（参考訳）: 近年,個体群を検知し,キュービット部分空間に戻すことのできる漏洩状態に支配的な物理ノイズが励起する消去量子ビットの設計に多くの努力が注がれている。 これらの消去量子ビットの関心は、全てのゲート操作におけるノイズが消去によって支配されるとき、フォールトトレラントな量子誤差補正の要求が著しく緩和されることを示す研究によってもたらされている。 しかし、これらの研究は、一般的に望ましくない時間とハードウェアオーバーヘッドのコストが伴うゲート操作毎に、完全に正確な消去チェックを仮定する。 本研究では,表面コードによるフォールトトレラントな量子誤り訂正に対して,不完全だがオーバヘッド効率の高い消去チェックを用いた結果について検討する。 不完全消去チェックの物理的に妥当な仮定の下では、しきい値誤差率はパウリノイズの少なくとも2倍以上である。 また, 有効誤差距離に対する不完全消去チェックの影響について検討し, リークしたクォービットと相互作用する場合に, クォービットが非偏極雑音に悩まされるような一般的な誤差モデルの下で, 有効距離を劣化させることを示した。 次に、リークされた量子ビットと相互作用する量子ビットに対して、より制限的かつ現実的なノイズモデルを特定し、その下で、有効誤差距離はパウリ雑音の2倍である。 最近提案した超伝導二重レール消去量子ビットに本解析を適用し,システム要件を緩和した高性能表面符号量子メモリの実現が可能であることを示す。

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