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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.04664v4
• Date: Mon, 10 Mar 2025 03:18:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-11 15:50:04.909891
• Title: Processing and Decoding Rydberg Decay Error with MBQC
• Title（参考訳）: MBQCを用いたRydberg Decay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,ライドバーグの減衰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利用して、Rydbergの崩壊誤差から伝播誤差を見つける。 以上の結果から,本手法の短期プラットフォームへの応用の可能性が明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.154331853803125
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Achieving fault-tolerant quantum computing with neutral atom necessitates careful consideration of the errors inherent to this system. One typical error is the leakage from Rydberg states during the implementation of multi-qubit gates, which may propagate to multiple correlated errors and deteriorate the performance of error correction. 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 high threshold and a favorable error distance d_e = d, its applicability is restricted to certain atom species. In this work, we present a novel approach to manage Rydberg decay 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 error, which propagates similarly to Pauli error 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 decay error. This approach eliminates the need for mid-circuit leakage detection, while maintaining an error distance d_e = d and achieving a high threshold of 3.617(3)% per CZ gate for pure Rydberg decay. In the presence of additional Pauli errors, we demonstrate the performance of our protocol in logical error rate within a reasonable range of physical errors and draw a comparison with erasure conversion. The results show a comparable performance within a modest R_e, which reveals possible application of our method in near-term platform.
• Abstract（参考訳）: 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を実現するには、このシステムに固有のエラーを慎重に検討する必要がある。 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状態から漏れることであり、これは複数の相関エラーを伝播させ、誤り訂正の性能を低下させる可能性がある。 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。 この方法は高いしきい値と良好な誤差距離d_e = dを達成するが、その適用性は特定の原子種に限定される。 本研究では,測定に基づく量子計算(MBQC)において,Rydbergの減衰誤差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用いて,誤差距離を劣化させることなく,Pauli エラーと同じような伝搬を行うリークエラーの影響を緩和する。 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の減衰誤差から伝播誤差を見つける。 このアプローチは、エラー距離d_e = dを維持しながら、純粋なリドベルク崩壊のためにCZゲートあたり3.617(3)%の高閾値を達成しながら、中間回路リーク検出の必要性を排除している。 追加のパウリエラーが存在する場合、適切な物理誤差の範囲内で論理誤差率でプロトコルの性能を実証し、消去変換と比較する。 以上の結果から,本手法の短期プラットフォームへの応用の可能性が示唆された。

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