論文の概要: Magic state cultivation: growing T states as cheap as CNOT gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.17595v1
• Date: Thu, 26 Sep 2024 07:21:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-28 22:36:10.400849
• Title: Magic state cultivation: growing T states as cheap as CNOT gates
• Title（参考訳）: マジックステート栽培:CNOTゲートほど安価にTステートを成長させる
• Authors: Craig Gidney, Noah Shutty, Cody Jones,
• Abstract要約: 1つの状態のサイズと信頼性が徐々に増大するので、我々は建設を「魔法の国家栽培」と呼んでいる。 物理的騒音の改善に対する栽培効率と強い反応は、実際にはそれ以上のマジックステート蒸留は必要ないことを示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3617221314732083
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We refine ideas from Knill 1996, Jones 2016, Chamberland 2020, Gidney 2023+2024, Bombin 2024, and Hirano 2024 to efficiently prepare good $|T\rangle$ states. We call our construction "magic state cultivation" because it gradually grows the size and reliability of one state. Cultivation fits inside a surface code patch and uses roughly the same number of physical gates as a lattice surgery CNOT gate of equivalent reliability. We estimate the infidelity of cultivation (from injection to idling at distance 15) using a mix of state vector simulation, stabilizer simulation, error enumeration, and Monte Carlo sampling. Compared to prior work, cultivation uses an order of magnitude fewer qubit-rounds to reach logical error rates as low as $2 \cdot 10^{-9}$ when subjected to $10^{-3}$ uniform depolarizing circuit noise. Halving the circuit noise to $5 \cdot 10^{-4}$ improves the achievable logical error rate to $4 \cdot 10^{-11}$. Cultivation's efficiency and strong response to improvements in physical noise suggest that further magic state distillation may never be needed in practice.
• Abstract（参考訳）: 我々は、Knill 1996、Jones 2016 Chamberland 2020、Gidney 2023+2024、Bombin 2024、そして平野2024のアイデアを洗練し、優れた|T\rangle$州を効率的に準備する。 1つの状態のサイズと信頼性が徐々に増大するので、我々は建設を「魔法の国家栽培」と呼んでいる。 培養は表面コードパッチ内に収まり、格子手術のCNOTゲートとほぼ同じ数の物理ゲートを使用する。 本研究では, 状態ベクトルシミュレーション, 安定化器シミュレーション, エラー列挙, モンテカルロサンプリングを併用して, 栽培の不完全性(注入から距離15でのアイドリングまで)を推定する。 以前の研究と比較すると、養殖は、回路ノイズを均一に非偏極化する10^{-3}$の条件下において、論理誤差率を$2 \cdot 10^{-9}$に抑えるために、桁違いに少ないキュービットラウンドを使用する。 回路ノイズを5$ 10^{-4}$にすることで、達成可能な論理誤差率を4$ 10^{-11}$に改善する。 物理的騒音の改善に対する栽培効率と強い反応は、実際にはそれ以上のマジックステート蒸留は必要ないことを示唆している。

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