論文の概要: Experimental Demonstration of Logical Magic State Distillation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.15165v1
• Date: Thu, 19 Dec 2024 18:38:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-20 13:29:54.553314
• Title: Experimental Demonstration of Logical Magic State Distillation
• Title（参考訳）: 論理マジック状態蒸留の実験的研究
• Authors: Pedro Sales Rodriguez, John M. Robinson, Paul Niklas Jepsen, Zhiyang He, Casey Duckering, Chen Zhao, Kai-Hsin Wu, Joseph Campo, Kevin Bagnall, Minho Kwon, Thomas Karolyshyn, Phillip Weinberg, Madelyn Cain, Simon J. Evered, Alexandra A. Geim, Marcin Kalinowski, Sophie H. Li, Tom Manovitz, Jesse Amato-Grill, James I. Basham, Liane Bernstein, Boris Braverman, Alexei Bylinskii, Adam Choukri, Robert DeAngelo, Fang Fang, Connor Fieweger, Paige Frederick, David Haines, Majd Hamdan, Julian Hammett, Ning Hsu, Ming-Guang Hu, Florian Huber, Ningyuan Jia, Dhruv Kedar, Milan Kornjača, Fangli Liu, John Long, Jonathan Lopatin, Pedro L. S. Lopes, Xiu-Zhe Luo, Tommaso Macrì, Ognjen Marković, Luis A. Martínez-Martínez, Xianmei Meng, Stefan Ostermann, Evgeny Ostroumov, David Paquette, Zexuan Qiang, Vadim Shofman, Anshuman Singh, Manuj Singh, Nandan Sinha, Henry Thoreen, Noel Wan, Yiping Wang, Daniel Waxman-Lenz, Tak Wong, Jonathan Wurtz, Andrii Zhdanov, Laurent Zheng, Markus Greiner, Alexander Keesling, Nathan Gemelke, Vladan Vuletić, Takuya Kitagawa, Sheng-Tao Wang, Dolev Bluvstein, Mikhail D. Lukin, Alexander Lukin, Hengyun Zhou, Sergio H. Cantú,
• Abstract要約: 中性原子量子コンピュータ上での論理量子ビットによるマジック状態蒸留の実験的実現について述べる。 提案手法では,多くの論理量子ビット上で並列に量子演算を符号化し,実行するために動的に再構成可能なアーキテクチャを用いる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.77974948443222
• License:
• Abstract: Realizing universal fault-tolerant quantum computation is a key goal in quantum information science. By encoding quantum information into logical qubits utilizing quantum error correcting codes, physical errors can be detected and corrected, enabling substantial reduction in logical error rates. However, the set of logical operations that can be easily implemented on such encoded qubits is often constrained, necessitating the use of special resource states known as 'magic states' to implement universal, classically hard circuits. A key method to prepare high-fidelity magic states is to perform 'distillation', creating them from multiple lower fidelity inputs. Here we present the experimental realization of magic state distillation with logical qubits on a neutral-atom quantum computer. Our approach makes use of a dynamically reconfigurable architecture to encode and perform quantum operations on many logical qubits in parallel. We demonstrate the distillation of magic states encoded in d=3 and d=5 color codes, observing improvements of the logical fidelity of the output magic states compared to the input logical magic states. These experiments demonstrate a key building block of universal fault-tolerant quantum computation, and represent an important step towards large-scale logical quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 普遍的なフォールトトレラント量子計算の実現は、量子情報科学の重要な目標である。 量子誤り訂正符号を用いて量子情報を論理量子ビットに符号化することにより、物理誤差を検出し修正し、論理誤り率を大幅に低下させることができる。 しかし、そのような符号化された量子ビットで容易に実装できる論理演算の集合はしばしば制約され、普遍的で古典的なハードな回路を実装するために「魔法の状態」と呼ばれる特別な資源状態を使う必要がある。 高忠実度マジック状態を作成するための鍵となる方法は「蒸留」を行い、複数の低忠実度入力からそれらを生成することである。 ここでは、中性原子量子コンピュータ上での論理量子ビットによるマジック状態蒸留の実験的実現について述べる。 提案手法では,多くの論理量子ビット上で並列に量子演算を符号化し,実行するために動的に再構成可能なアーキテクチャを用いる。 我々は,d=3およびd=5カラーコードで符号化されたマジック状態の蒸留を実演し,入力された論理魔法状態と比較して出力魔法状態の論理的忠実性の向上を観察した。 これらの実験は、普遍的なフォールトトレラント量子計算の重要な構成要素を示し、大規模論理量子プロセッサへの重要なステップを示す。

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