論文の概要: Universal logical operations with a dynamical qubit in Floquet code

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.03867v1
• Date: Wed, 05 Mar 2025 19:55:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-07 15:59:12.538608
• Title: Universal logical operations with a dynamical qubit in Floquet code
• Title（参考訳）: Floquet符号における動的量子ビットを用いた普遍論理演算
• Authors: Xuandong Sun, Longcheng Li, Zhiyi Wu, Zechen Guo, Peisheng Huang, Wenhui Huang, Qixian Li, Yongqi Liang, Yiting Liu, Daxiong Sun, Zilin Wang, Changrong Xie, Yuzhe Xiong, Xiaohan Yang, Jiajian Zhang, Jiawei Zhang, Libo Zhang, Zihao Zhang, Weijie Guo, Ji Jiang, Song Liu, Xiayu Linpeng, Jingjing Niu, Jiawei Qiu, Wenhui Ren, Ziyu Tao, Yuefeng Yuan, Yuxuan Zhou, Ji Chu, Youpeng Zhong, Xiaoming Sun, Dapeng Yu,
• Abstract要約: 超伝導量子プロセッサ上でFloquet-Bacon-Shor符号を実験的に実装する。 我々は,従来の静的論理量子ビットとともに,データ量子ビットの3ドル3セント格子内に動的論理量子ビットをエンコードする。 この結果は、スケーラブルで資源効率の良いFT量子計算のためのFloquet符号の可能性を強調した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.281236593958674
• License:
• Abstract: Quantum error correction (QEC) protects quantum systems against inevitable noises and control inaccuracies, providing a pathway towards fault-tolerant (FT) quantum computation. However, the significant overhead of physical qubits required to encode a single logical qubit poses a major challenge for scalability and practical implementation. Floquet QEC codes, a recent innovation, mitigate this challenge by utilizing time-periodic measurements to introduce additional dynamical logical qubits, thereby enhancing resource efficiency in QEC. Here, we experimentally implement the Floquet-Bacon-Shor code on a superconducting quantum processor. We encode a dynamical logical qubit within a $3\times 3$ lattice of data qubits, alongside a conventional static logical qubit. We demonstrate FT encoding and measurement of the two-qubit logical states and stabilize the states using repeated error detection cycles. Additionally, we showcase universal single-qubit logical gates on the dynamical qubit. By implementing a logical CNOT gate, we entangle the dynamical and static logical qubits, generating an error-detected logical Bell state with a fidelity of 75.9\%. Our results highlight the potential of Floquet codes for scalable and resource-efficient FT quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 量子エラー補正(QEC)は、量子システムを避けられないノイズや制御の不正確さから保護し、フォールトトレラント(FT)量子計算への経路を提供する。 しかし、1つの論理量子ビットを符号化するために必要な物理量子ビットのかなりのオーバーヘッドは、スケーラビリティと実用的な実装において大きな課題となる。 最近のイノベーションである浮動小数点数QEC符号は、時間周期の測定を利用して、動的論理量子ビットの追加を導入し、QECの資源効率を向上することで、この課題を軽減する。 本稿では,超伝導量子プロセッサ上でFloquet-Bacon-Shor符号を実験的に実装する。 我々は,従来の静的論理量子ビットとともに,データ量子ビットの3ドル3セント格子内に動的論理量子ビットをエンコードする。 2ビット論理状態のFT符号化と測定を実証し、繰り返しエラー検出サイクルを用いて状態を安定化する。 さらに、動的量子ビットに普遍的な単一量子ビット論理ゲートを示す。 論理的CNOTゲートを実装することにより、動的および静的な論理量子ビットを絡み合わせることで、75.9\%の忠実度を持つ誤り検出論理ベル状態を生成する。 この結果は、スケーラブルで資源効率の良いFT量子計算のためのFloquet符号の可能性を強調した。

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