論文の概要: Processing and Decoding Rydberg Leakage Error with MBQC

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.04664v3
• Date: Tue, 18 Feb 2025 07:14:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-19 15:46:50.291121
• Title: Processing and Decoding Rydberg Leakage Error with MBQC
• Title（参考訳）: MBQCを用いたRydbergリークエラーの処理とデコード
• Authors: Cheng-Cheng Yu, Zi-Han Chen, Yu-Hao Deng, Ming-Cheng Chen, Chao-Yang Lu, Jian-Wei Pan,
• Abstract要約: 本稿では,測定に基づく量子計算において,ライドバーグの漏洩誤差を管理する新しい手法を提案する。 我々は、トポロジカルクラスタ状態の固有構造と最終リーク検出情報を活用して、Rydbergリークから伝播エラーを検出する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.154331853803125
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Neutral atom array has emerged as a promising platform for quantum computation due to its high-fidelity two-qubit gate, arbitrary connectivity and remarkable scalability. However, achieving fault-tolerant quantum computing with neutral atom necessitates careful consideration of the errors inherent to these systems. One typical error is the leakage from Rydberg states during the implementation of multi-qubit gates, which induces two-qubit error chain and degrades the error distance. To address this, researchers have proposed an erasure conversion protocol that employs fast leakage detection and continuous atomic replacement to convert leakage errors into benign erasure errors. While this method achieves a favorable error distance de = d, its applicability is restricted to certain atom species. In this work, we present a novel approach to manage Rydberg leakage errors in measurement-based quantum computation (MBQC). From a hardware perspective, we utilize practical experimental techniques along with an adaptation of the Pauli twirling approximation (PTA) to mitigate the impacts of leakage errors, which propagate similarly to Pauli errors without degrading the error distance. From a decoding perspective, we leverage the inherent structure of topological cluster states and final leakage detection information to locate propagated errors from Rydberg leakage. This approach eliminates the need for mid-circuit leakage detection, while maintaining an error distance de = d and achieving a high threshold of 3.4% per CZ gate for pure leakage errors under perfect final leakage detection. Furthermore, in the presence of additional Pauli errors, our protocol demonstrates comparable logical error rates to the erasure conversion method within a reasonable range of physical errors.
• Abstract（参考訳）: ニュートラル原子配列は、高忠実度2量子ビットゲート、任意の接続性、および驚くべき拡張性のために、量子計算のための有望なプラットフォームとして登場した。 しかし、中性原子によるフォールトトレラント量子コンピューティングの実現には、これらのシステムに固有のエラーを慎重に考慮する必要がある。 典型的なエラーは、マルチキュービットゲートの実装中にRydberg状態からのリークであり、2キュービットのエラー連鎖を誘導し、エラー距離を低下させる。 これを解決するために、研究者らは、高速リーク検出と連続原子置換を利用した消去変換プロトコルを提案し、リークエラーを良質な消去エラーに変換する。 この方法は良好な誤差距離 de = d を達成するが、その適用性は特定の原子種に限られる。 本研究では,測定に基づく量子計算(MBQC)において,Rydbergのリークエラーを管理する新しい手法を提案する。 ハードウェアの観点からは,Pauli twirling approximation (PTA) の適応とともに実用的な実験手法を応用し,誤差誤差の影響を軽減する。 復号化の観点からは、トポロジカルクラスタ状態の固有構造と最終リーク検出情報を利用して、Rydbergリークから伝播エラーを検出する。 このアプローチは、エラー距離d = dを維持しながら、完全な最終リーク検出の下での純粋なリークエラーに対して、CZゲート当たり3.4%の高閾値を達成しつつ、中間回路リーク検出の必要性を排除している。 さらに,追加のパウリ誤差が存在する場合には,物理誤差の範囲内で消去変換法に匹敵する論理誤差率を示す。

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