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: 2024-11-08 19:38:20.706096
- 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
- Authors: Bingcheng Qing, Ahmed Hajr, Ke Wang, Gerwin Koolstra, Long B. Nguyen, Jordan Hines, Irwin Huang, Bibek Bhandari, Zahra Padramrazi, Larry Chen, Ziqi Kang, Christian Jünger, Noah Goss, Nikitha Jain, Hyunseong Kim, Kan-Heng Lee, Akel Hashim, Nicholas E. Frattini, Justin Dressel, Andrew N. Jordan, David I. Santiago, Irfan Siddiqi,
- 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:
- 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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