論文の概要: Demonstrating dynamic surface codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.14360v1
• Date: Wed, 18 Dec 2024 21:56:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-20 13:30:55.390810
• Title: Demonstrating dynamic surface codes
• Title（参考訳）: 動的表面符号の実証
• Authors: Alec Eickbusch, Matt McEwen, Volodymyr Sivak, Alexandre Bourassa, Juan Atalaya, Jahan Claes, Dvir Kafri, Craig Gidney, Christopher W. Warren, Jonathan Gross, Alex Opremcak, Nicholas Zobrist Kevin C. Miao, Gabrielle Roberts, Kevin J. Satzinger, Andreas Bengtsson, Matthew Neeley, William P. Livingston, Alex Greene, Rajeev, Acharya, Laleh Aghababaie Beni, Georg Aigeldinger, Ross Alcaraz, Trond I. Andersen, Markus Ansmann, Frank, Arute, Kunal Arya, Abraham Asfaw, Ryan Babbush, Brian Ballard, Joseph C. Bardin, Alexander Bilmes, Jenna, Bovaird, Dylan Bowers, Leon Brill, Michael Broughton, David A. Browne, Brett Buchea, Bob B. Buckley, Tim, Burger, Brian Burkett, Nicholas Bushnell, Anthony Cabrera, Juan Campero, Hung-Shen Chang, Ben Chiaro, Liang-Ying Chih, Agnetta Y. Cleland, Josh Cogan, Roberto Collins, Paul Conner, William Courtney, Alexander, L. Crook, Ben Curtin, Sayan Das, Alexander Del Toro Barba, Sean Demura, Laura De Lorenzo, Agustin Di Paolo, Paul Donohoe, Ilya K. Drozdov, Andrew Dunsworth, Aviv Moshe Elbag, Mahmoud Elzouka, Catherine Erickson, Vinicius S. Ferreira, Leslie Flores Burgos, Ebrahim Forati, Austin G. Fowler, Brooks Foxen, Suhas Ganjam, Gonzalo, Garcia, Robert Gasca, Élie Genois, William Giang, Dar Gilboa, Raja Gosula, Alejandro Grajales Dau, Dietrich, Graumann, Tan Ha, Steve Habegger, Monica Hansen, Matthew P. Harrigan, Sean D. Harrington, Stephen Heslin, Paula Heu, Oscar Higgott, Reno Hiltermann, Jeremy Hilton, Hsin-Yuan Huang, Ashley Huff, William J. Huggins, Evan Jeffrey, Zhang Jiang, Xiaoxuan Jin, Cody Jones, Chaitali Joshi, Pavol Juhas, Andreas Kabel, Hui Kang, Amir, H. Karamlou, Kostyantyn Kechedzhi, Trupti Khaire, Tanuj Khattar, Mostafa Khezri, Seon Kim, Bryce Kobrin, Alexander N. Korotkov, Fedor Kostritsa, John Mark Kreikebaum, Vladislav D. Kurilovich, David Landhuis, Tiano, Lange-Dei, Brandon W. Langley, Kim-Ming Lau, Justin Ledford, Kenny Lee, Brian J. Lester, Loïck Le Guevel, Wing, Yan Li, Alexander T. Lill, Aditya Locharla, Erik Lucero, Daniel Lundahl, Aaron Lunt, Sid Madhuk, Ashley Maloney, Salvatore Mandrà, Leigh S. Martin, Orion Martin, Cameron Maxfield, Jarrod R. McClean, Seneca Meeks, Anthony, Megrant, Reza Molavi, Sebastian Molina, Shirin Montazeri, Ramis Movassagh, Michael Newman, Anthony Nguyen, Murray Nguyen, Chia-Hung Ni, Logan Oas, Raymond Orosco, Kristoffer Ottosson, Alex Pizzuto, Rebecca Potter, Orion Pritchard, Chris Quintana, Ganesh Ramachandran, Matthew J. Reagor, David M. Rhodes, Eliott Rosenberg, Elizabeth Rossi, Kannan Sankaragomathi, Henry F. Schurkus, Michael J. Shearn, Aaron Shorter, Noah Shutty, Vladimir Shvarts, Spencer Small, W. Clarke Smith, Sofia Springer, George Sterling, Jordan Suchard, Aaron Szasz, Alex Sztein, Douglas Thor, Eifu Tomita, Alfredo Torres, M. Mert Torunbalci, Abeer Vaishnav, Justin Vargas, Sergey, Vdovichev, Guifre Vidal, Catherine Vollgraff Heidweiller, Steven Waltman, Jonathan Waltz, Shannon X. Wang, Brayden Ware, Travis Weidel, Theodore White, Kristi Wong, Bryan W. K. Woo, Maddy Woodson, Cheng Xing, Z. Jamie Yao, Ping Yeh, Bicheng Ying, Juhwan Yoo, Noureldin Yosri, Grayson Young, Adam Zalcman, Yaxing, Zhang, Ningfeng Zhu, Sergio Boixo, Julian Kelly, Vadim Smelyanskiy, Hartmut Neven, Dave Bacon, Zijun Chen, Paul V. Klimov, Pedram Roushan, Charles Neill, Yu Chen, Alexis Morvan,
• Abstract要約: 曲面符号の3つの時間力学的実装を実験的に実証した。 まず、曲面コードを六角格子上に埋め込んで、キュービットあたりの結合を4つから3つに減らした。 第二に、サーフェスコードを歩き、データの役割を交換し、各ラウンドごとにキュービットを測定し、蓄積した非計算エラーの組込み除去による誤り訂正を達成する。 第3に、従来のCNOTの代わりにiSWAPゲートを用いた表面コードを実現し、追加のオーバーヘッドを伴わずに、エラー訂正のための実行可能なゲートセットを拡張した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 138.1740645504286
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• Abstract: A remarkable characteristic of quantum computing is the potential for reliable computation despite faulty qubits. This can be achieved through quantum error correction, which is typically implemented by repeatedly applying static syndrome checks, permitting correction of logical information. Recently, the development of time-dynamic approaches to error correction has uncovered new codes and new code implementations. In this work, we experimentally demonstrate three time-dynamic implementations of the surface code, each offering a unique solution to hardware design challenges and introducing flexibility in surface code realization. First, we embed the surface code on a hexagonal lattice, reducing the necessary couplings per qubit from four to three. Second, we walk a surface code, swapping the role of data and measure qubits each round, achieving error correction with built-in removal of accumulated non-computational errors. Finally, we realize the surface code using iSWAP gates instead of the traditional CNOT, extending the set of viable gates for error correction without additional overhead. We measure the error suppression factor when scaling from distance-3 to distance-5 codes of $\Lambda_{35,\text{hex}} = 2.15(2)$, $\Lambda_{35,\text{walk}} = 1.69(6)$, and $\Lambda_{35,\text{iSWAP}} = 1.56(2)$, achieving state-of-the-art error suppression for each. With detailed error budgeting, we explore their performance trade-offs and implications for hardware design. This work demonstrates that dynamic circuit approaches satisfy the demands for fault-tolerance and opens new alternative avenues for scalable hardware design.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの顕著な特徴は、欠陥量子ビットにもかかわらず信頼性の高い計算の可能性である。 これは一般に静的シンドロームチェックを繰り返し適用し、論理情報の修正を許すことによって実装される量子エラー補正によって達成される。 近年,誤り訂正のための時間動的手法の開発により,新しいコードや新しいコード実装が明らかになった。 本研究は,ハードウェア設計の課題に対するユニークなソリューションを提供し,表面コード実現に柔軟性をもたらす表面コードの3つの時空実装を実験的に実証する。 まず、曲面コードを六角格子上に埋め込んで、キュービットあたりの結合を4つから3つに減らした。 第二に、サーフェスコードを歩き、データの役割を交換し、各ラウンドごとにキュービットを測定し、蓄積した非計算エラーの組込み除去による誤り訂正を達成する。 最後に、従来のCNOTの代わりにiSWAPゲートを用いた表面コードを実現し、追加のオーバーヘッドを伴わずに、エラー訂正のための実行可能なゲートセットを拡張した。 距離3から距離5へのスケーリング時のエラー抑制係数は、$\Lambda_{35,\text{hex}} = 2.15(2)$, $\Lambda_{35,\text{walk}} = 1.69(6)$, $\Lambda_{35,\text{iSWAP}} = 1.56(2)$である。 詳細なエラー予算化により、ハードウェア設計におけるパフォーマンス上のトレードオフと影響について検討する。 この研究は、動的回路アプローチがフォールトトレランスの要求を満たすことを示し、スケーラブルなハードウェア設計のための新しい代替手段を開放する。

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