論文の概要: Realizing Lattice Surgery on Two Distance-Three Repetition Codes with Superconducting Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.04612v1
• Date: Wed, 08 Jan 2025 16:49:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-09 14:55:37.620102
• Title: Realizing Lattice Surgery on Two Distance-Three Repetition Codes with Superconducting Qubits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットを用いた2つの距離3繰り返し符号の格子手術の実現
• Authors: Ilya Besedin, Michael Kerschbaum, Jonathan Knoll, Ian Hesner, Lukas Bödeker, Luis Colmenarez, Luca Hofele, Nathan Lacroix, Christoph Hellings, François Swiadek, Alexander Flasby, Mohsen Bahrami Panah, Dante Colao Zanuz, Markus Müller, Andreas Wallraff,
• Abstract要約: 2つの距離3の繰り返し符号量子ビット間の格子手術を1つの距離3の曲面符号量子ビットに分割して示す。 我々は、類似の非符号化回路と比較して、復号化$ZZ$論理2ビットオブザーバブルの値を改善する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 31.25958618453706
• License:
• Abstract: Quantum error correction is needed for quantum computers to be capable of fault-tolerantly executing algorithms using hundreds of logical qubits. Recent experiments have demonstrated subthreshold error rates for state preservation of a single logical qubit. In addition, the realization of universal quantum computation requires the implementation of logical entangling gates. Lattice surgery offers a practical approach for implementing such gates, particularly in planar quantum processor layouts. In this work, we demonstrate lattice surgery between two distance-three repetition-code qubits by splitting a single distance-three surface-code qubit. Using a quantum circuit fault-tolerant to bit-flip errors, we achieve an improvement in the value of the decoded $ZZ$ logical two-qubit observable compared to a similar non-encoded circuit. By preparing the surface-code qubit in initial states parametrized by a varying polar angle, we evaluate the performance of the lattice surgery operation for non-cardinal states on the logical Bloch sphere and employ logical two-qubit tomography to reconstruct the Pauli transfer matrix of the operation. In this way, we demonstrate the functional building blocks needed for lattice surgery operations on larger-distance codes based on superconducting circuits.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータが数百の論理量子ビットを使ってフォールトトレラントにアルゴリズムを実行するためには、量子エラー補正が必要である。 最近の実験では、1つの論理量子ビットの状態保存のためのサブスレッショルド誤差率が示されている。 加えて、普遍量子計算の実現には論理エンタングゲートの実装が必要である。 格子手術は、特に平面量子プロセッサレイアウトにおいて、そのようなゲートを実装するための実践的なアプローチを提供する。 本研究では,2つの距離3の繰り返し符号量子ビット間の格子手術を,1つの距離3の曲面符号量子ビットを分割して示す。 ビットフリップエラーに対する量子回路のフォールトトレラントを用いることで、復号された$ZZ$論理2量子ビットオブザーバブルの値が、類似の非符号化回路と比較して改善される。 偏角の異なる初期状態における表面符号量子ビットの作成により,論理的ブロッホ球上の非心筋状態に対する格子手術動作の性能を評価し,論理的2量子トモグラフィーを用いて操作のパウリ伝達行列を再構成した。 このようにして,超伝導回路をベースとした大規模距離符号の格子演算に必要な機能的構造ブロックを実演する。

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