論文の概要: Benchmarking Single-Qubit Gates on a Noise-Biased Qubit Beyond the Fault-Tolerant Threshold
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.04442v1
- Date: Thu, 07 Nov 2024 05:34:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-28 17:07:45.231421
- Title: Benchmarking Single-Qubit Gates on a Noise-Biased Qubit Beyond the Fault-Tolerant Threshold
- Title（参考訳）: 耐故障閾値を超えたノイズバイアス量子ビット上の単一量子ゲートのベンチマーク
- Abstract要約: 量子システムのノイズは、量子情報処理の進歩を妨げる。
フォールトトレランスを実現する上で最も有望なプラットフォームの1つは、構造化ノイズを持つキュービットである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4812736095876513
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The ubiquitous noise in quantum system hinders the advancement of quantum information processing and has driven the emergence of different hardware-efficient quantum error correction protocols. Among them, qubits with structured noise, especially with biased noise, are one of the most promising platform to achieve fault-tolerance due to the high error thresholds of quantum error correction codes tailored for them. Nevertheless, their quantum operations are challenging and the demonstration of their performance beyond the fault-tolerant threshold remain incomplete. Here, we leverage Schr\"odinger cat states in a scalable planar superconducting nonlinear oscillator to thoroughly characterize the high-fidelity single-qubit quantum operations with systematic quantum tomography and benchmarking tools, demonstrating the state-of-the-art performance of operations crossing the fault-tolerant threshold of the XZZX surface code. These results thus embody a transformative milestone in the exploration of quantum systems with structured error channels. Notably, our framework is extensible to other types of structured-noise systems, paving the way for systematic characterization and validation of novel quantum platforms with structured noise.
- Abstract（参考訳）: 量子システムにおけるユビキタスノイズは、量子情報処理の進歩を妨げ、異なるハードウェア効率の量子エラー訂正プロトコルの出現を促した。
中でも、構造ノイズを持つ量子ビット、特にバイアスノイズを持つ量子ビットは、それらに適した量子誤り訂正符号の高いエラーしきい値のため、フォールトトレランスを達成するための最も有望なプラットフォームの一つである。
しかし、それらの量子演算は困難であり、耐故障しきい値を超える性能の実証は不完全のままである。
そこで我々は、スケーラブルな平面超伝導非線形発振器におけるSchr\"odinger cat状態を利用して、システマティック量子トモグラフィーとベンチマークツールで高忠実な単一量子ビットの量子演算を徹底的に特徴付け、XZZX表面コードの耐障害しきい値を越える演算の最先端性能を実証する。
これらの結果は、構造化エラーチャネルを持つ量子系の探索において、変革的なマイルストーンを具現化している。
特に、我々のフレームワークは他の種類の構造化ノイズシステムに対して拡張可能であり、構造化ノイズを持つ新しい量子プラットフォームを体系的に評価し、検証する方法を開拓している。
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