論文の概要: Quantum Error Correction of Qudits Beyond Break-even

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.15065v1
• Date: Mon, 23 Sep 2024 14:36:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-26 14:44:12.215162
• Title: Quantum Error Correction of Qudits Beyond Break-even
• Title（参考訳）: 量子エラーの訂正、時間外取引を超過
• Authors: Benjamin L. Brock, Shraddha Singh, Alec Eickbusch, Volodymyr V. Sivak, Andy Z. Ding, Luigi Frunzio, Steven M. Girvin, Michel H. Devoret,
• Abstract要約: 回路QEDアーキテクチャでは,Gottesman-Kitaev-Preskill(GKP)ボソニックコードを用いて,誤り訂正論理クォートとクォートを実現する。 我々は 1.82 +/- 0.03 (1.87 +/- 0.03) の利得でブレーク・アン・エラーの補正を超えることができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Hilbert space dimension is a key resource for quantum information processing. A large Hilbert space is not only an essential requirement for quantum error correction, but it can also be advantageous for realizing gates and algorithms more efficiently. There has thus been considerable experimental effort in recent years to develop quantum computing platforms using qudits (d-dimensional quantum systems with d>2) as the fundamental unit of quantum information. Just as with qubits, quantum error correction of these qudits will be necessary in the long run, but to date error correction of logical qudits has not been demonstrated experimentally. Here we report the experimental realization of error-corrected logical qutrits (d=3) and ququarts (d=4) by employing the Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) bosonic code in a circuit QED architecture. Using a reinforcement learning agent, we optimize the GKP qutrit (ququart) as a ternary (quaternary) quantum memory and achieve beyond break-even error correction with a gain of 1.82 +/- 0.03 (1.87 +/- 0.03). This work represents a new way of leveraging the large Hilbert space of a harmonic oscillator for hardware-efficient quantum error correction.
• Abstract（参考訳）: ヒルベルト空間次元は量子情報処理の鍵となる資源である。 大きなヒルベルト空間は量子誤り訂正の必須条件であるだけでなく、ゲートやアルゴリズムをより効率的に実現するためにも有利である。 近年,量子情報の基本単位として量子ディット(d>2)を用いた量子コンピューティングプラットフォームの開発が試みられている。 量子ビットと同様に、これらの量子クディットの量子誤差補正は長期的には必要だが、論理クディットの現在までの誤差補正は実験的に実証されていない。 本稿では,回路QEDアーキテクチャにおけるGottesman-Kitaev-Preskill(GKP)ボソニックコードを用いて,誤り訂正論理クォート(d=3)とクォート(d=4)を実験的に実現したことを報告する。 強化学習エージェントを用いて、GKP量子ビット(ququart)を3次(準)量子メモリとして最適化し、1.82+/-0.03(1.87+/-0.03)の誤差補正を達成した。 この研究は、ハードウェア効率の量子誤差補正のための高調波発振器の大きなヒルベルト空間を利用する新しい方法である。

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