論文の概要: Demonstrating real-time and low-latency quantum error correction with superconducting qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.05202v1
- Date: Mon, 7 Oct 2024 17:07:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-01 23:39:03.203929
- Title: Demonstrating real-time and low-latency quantum error correction with superconducting qubits
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビットを用いたリアルタイム・低レイテンシ量子誤り訂正の実証
- Authors: Laura Caune, Luka Skoric, Nick S. Blunt, Archibald Ruban, Jimmy McDaniel, Joseph A. Valery, Andrew D. Patterson, Alexander V. Gramolin, Joonas Majaniemi, Kenton M. Barnes, Tomasz Bialas, Okan Buğdaycı, Ophelia Crawford, György P. Gehér, Hari Krovi, Elisha Matekole, Canberk Topal, Stefano Poletto, Michael Bryant, Kalan Snyder, Neil I. Gillespie, Glenn Jones, Kauser Johar, Earl T. Campbell, Alexander D. Hill,
- Abstract要約: 超伝導量子プロセッサに組み込まれたスケーラブルFPGAデコーダを用いて低遅延フィードバックを示す。
復号ラウンド数が増加するにつれて、論理誤差の抑制が観察される。
この作業でデコーダのスループットとレイテンシが発達し、デバイスの継続的な改善と相まって、次世代の実験がアンロックされた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 52.08698178354922
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum error correction (QEC) will be essential to achieve the accuracy needed for quantum computers to realise their full potential. The field has seen promising progress with demonstrations of early QEC and real-time decoded experiments. As quantum computers advance towards demonstrating a universal fault-tolerant logical gate set, implementing scalable and low-latency real-time decoding will be crucial to prevent the backlog problem, avoiding an exponential slowdown and maintaining a fast logical clock rate. Here, we demonstrate low-latency feedback with a scalable FPGA decoder integrated into the control system of a superconducting quantum processor. We perform an 8-qubit stability experiment with up to $25$ decoding rounds and a mean decoding time per round below $1$ ${\mu}s$, showing that we avoid the backlog problem even on superconducting hardware with the strictest speed requirements. We observe logical error suppression as the number of decoding rounds is increased. We also implement and time a fast-feedback experiment demonstrating a decoding response time of $9.6$ ${\mu}s$ for a total of $9$ measurement rounds. The decoder throughput and latency developed in this work, combined with continued device improvements, unlock the next generation of experiments that go beyond purely keeping logical qubits alive and into demonstrating building blocks of fault-tolerant computation, such as lattice surgery and magic state teleportation.
- Abstract（参考訳）: 量子エラー補正(QEC)は、量子コンピュータが潜在能力を実現するのに必要な精度を達成するために不可欠である。
この分野はQECとリアルタイム復号化実験のデモで有望な進歩を見せている。
量子コンピュータが普遍的なフォールトトレラント論理ゲートセットの実証に向けて進むにつれ、拡張性と低レイテンシのリアルタイムデコードを実装することは、バックログの問題を防止し、指数的なスローダウンを回避し、高速な論理クロックレートを維持するために重要である。
本稿では,超伝導量子プロセッサの制御系に組み込まれたスケーラブルFPGAデコーダを用いて低遅延フィードバックを示す。
最大25ドルの復号ラウンドと1ラウンドあたりの平均復号時間は1ドル${\mu}s$以下である8ビット安定実験を行い、最も厳しい速度要件の超伝導ハードウェアでさえもバックログの問題を避けることを示した。
復号ラウンド数が増加するにつれて、論理誤差の抑制が観察される。
我々はまた、合計9ドルの計測ラウンドに対して9.6ドル${\mu}s$のデコードレスポンスタイムを実証する高速フィードバック実験を実践し、時間をかけて実施する。
この作業でデコーダのスループットとレイテンシが発展し、継続的なデバイス改良と相まって、論理量子ビットを生かし、格子手術やマジックステートテレポーテーションのようなフォールトトレラントな計算の構成要素を実証する次の世代の実験がアンロックされた。
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