論文の概要: Fault-tolerant quantum computation with a neutral atom processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.11822v3
• Date: Mon, 09 Jun 2025 18:38:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-11 19:51:30.132463
• Title: Fault-tolerant quantum computation with a neutral atom processor
• Title（参考訳）: 中性原子プロセッサを用いたフォールトトレラント量子計算
• Authors: Ben W. Reichardt, Adam Paetznick, David Aasen, Ivan Basov, Juan M. Bello-Rivas, Parsa Bonderson, Rui Chao, Wim van Dam, Matthew B. Hastings, Ryan V. Mishmash, Andres Paz, Marcus P. da Silva, Aarthi Sundaram, Krysta M. Svore, Alexander Vaschillo, Zhenghan Wang, Matt Zanner, William B. Cairncross, Cheng-An Chen, Daniel Crow, Hyosub Kim, Jonathan M. Kindem, Jonathan King, Michael McDonald, Matthew A. Norcia, Albert Ryou, Mark Stone, Laura Wadleigh, Katrina Barnes, Peter Battaglino, Thomas C. Bohdanowicz, Graham Booth, Andrew Brown, Mark O. Brown, Kayleigh Cassella, Robin Coxe, Jeffrey M. Epstein, Max Feldkamp, Christopher Griger, Eli Halperin, Andre Heinz, Frederic Hummel, Matthew Jaffe, Antonia M. W. Jones, Eliot Kapit, Krish Kotru, Joseph Lauigan, Ming Li, Jan Marjanovic, Eli Megidish, Matthew Meredith, Ryan Morshead, Juan A. Muniz, Sandeep Narayanaswami, Ciro Nishiguchi, Timothy Paule, Kelly A. Pawlak, Kristen L. Pudenz, David Rodríguez Pérez, Jon Simon, Aaron Smull, Daniel Stack, Miroslav Urbanek, René J. M. van de Veerdonk, Zachary Vendeiro, Robert T. Weverka, Thomas Wilkason, Tsung-Yao Wu, Xin Xie, Evan Zalys-Geller, Xiaogang Zhang, Benjamin J. Bloom,
• Abstract要約: 256量子ビットの量子プロセッサ上では,それぞれが中性Ytterbium原子である。 我々は、48個の原子に符号化された24個の論理量子ビットの絡み合いを実証し、一度にエラーをキャッチし、平均1.8個の失われた原子を補正した。 また、112個の原子に符号化された最大28個の論理量子ビットを持つベルンシュタイン・ヴァジラニのアルゴリズムも実装した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.316138971435457
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computing experiments are transitioning from running on physical qubits to using encoded, logical qubits. Fault-tolerant computation can identify and correct errors, and has the potential to enable the dramatically reduced logical error rates required for valuable algorithms. However, it requires flexible control of high-fidelity operations performed on large numbers of qubits. We demonstrate fault-tolerant quantum computation on a quantum processor with 256 qubits, each an individual neutral Ytterbium atom. The operations are designed so that key error sources convert to atom loss, which can be detected by imaging. Full connectivity is enabled by atom movement. We demonstrate the entanglement of 24 logical qubits encoded into 48 atoms, at once catching errors and correcting for, on average 1.8, lost atoms. We also implement the Bernstein-Vazirani algorithm with up to 28 logical qubits encoded into 112 atoms, showing better-than-physical error rates. In both cases, "erasure conversion," changing errors into a form that can be detected independently from qubit state, improves circuit performance. These results begin to clear a path for achieving scientific quantum advantage with a programmable neutral atom quantum processor.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの実験は、物理量子ビット上での実行から、エンコードされた論理量子ビットの使用へと移行している。 フォールトトレラントな計算はエラーを特定し修正し、貴重なアルゴリズムに必要な論理的エラー率を大幅に削減する可能性がある。 しかし、多数の量子ビット上で実行される高忠実度演算を柔軟に制御する必要がある。 256量子ビットの量子プロセッサ上で, それぞれが中性Ytterbium原子であることを示す。 演算は、キーエラー源が原子損失に変換するように設計されており、イメージングによって検出できる。 完全な接続は原子移動によって実現される。 我々は、48個の原子に符号化された24個の論理量子ビットの絡み合いを実証し、一度にエラーをキャッチし、平均1.8個の失われた原子を補正した。 また、112個の原子に符号化された最大28個の論理量子ビットを持つベルンシュタイン・ヴァジラニのアルゴリズムも実装した。 どちらの場合も、エラーをキュービット状態から独立して検出できる形式に変更する「消去変換」により、回路性能が向上する。 これらの結果は、プログラム可能な中性原子量子プロセッサで科学的量子優位を達成するための道を切り開く。

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