論文の概要: Weakly Fault-Tolerant Computation in a Quantum Error-Detecting Code

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.14828v2
• Date: Wed, 23 Jul 2025 23:49:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-25 17:20:51.50682
• Title: Weakly Fault-Tolerant Computation in a Quantum Error-Detecting Code
• Title（参考訳）: 量子エラー検出符号における弱いフォールトトレラント計算
• Authors: Christopher Gerhard, Todd A. Brun,
• Abstract要約: 完全なフォールトトレランスを達成する多くの現在の量子誤り訂正符号は、論理量子ビットと物理量子ビットの比率が低く、大きなオーバーヘッドがある。 単一障害ゲートから任意のエラーを検出する量子エラー検出符号を$[[n,n-2,2]]で構築する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Many current quantum error-correcting codes that achieve full fault tolerance suffer from having low ratios of logical to physical qubits and significant overhead. This makes them difficult to implement on current noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computers and results in the inability to perform quantum algorithms at useful scales with near-term quantum processors. As a result, calculations are generally done without encoding. We propose a middle ground between these two approaches: constructions in the $[[n,n-2,2]]$ quantum error-detecting code that can detect any error from a single faulty gate by measuring the stabilizer generators of the code and additional ancillas at the end of the computation. This achieves weak fault tolerance. As we show, this yields a significant improvement over no error correction for small computations with low enough physical error probabilities and requires much less overhead than codes that achieve full fault tolerance. We give constructions for a set of gates that achieve universal quantum computation in this error-detecting code, while satisfying weak fault tolerance up to analog imprecision on the physical rotation gate.
• Abstract（参考訳）: 完全なフォールトトレランスを達成する多くの現在の量子誤り訂正符号は、論理量子ビットと物理量子ビットの比率が低く、大きなオーバーヘッドがある。 これにより、現在のノイズの多い中間スケール量子(NISQ)コンピュータ上では実装が難しくなり、短期量子プロセッサで有用なスケールで量子アルゴリズムを実行することができない。 結果として、計算は一般にエンコーディングなしで行われる。 本稿では,この2つの手法の中間点を提案する: $[[n,n-2,2]]$ 量子エラー検出コードの構築。 これによりフォールトトレランスが弱くなる。 示すように、これは物理的エラー確率が十分低く、完全なフォールトトレランスを達成するコードよりもオーバーヘッドがはるかに少ない小さな計算に対して、エラー訂正を行わないという大きな改善をもたらす。 我々は,この誤り検出符号において普遍的な量子計算を実現するためのゲートの構成を,物理回転ゲート上のアナログインプレクションまでの弱い耐故障性を満足する。

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