論文の概要: Performance of the spin qubit shuttling architecture for a surface code implementation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.10601v1
- Date: Thu, 13 Mar 2025 17:46:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-14 15:52:09.827676
- Title: Performance of the spin qubit shuttling architecture for a surface code implementation
- Title（参考訳）: 表面コード実装のためのスピン量子ビットシャットリングアーキテクチャの性能
- Authors: Berat Yenilen, Arnau Sala, Hendrik Bluhm, Markus Müller, Manuel Rispler,
- Abstract要約: Qubit shuttlingは、いくつかの量子コンピューティングプラットフォームを、効果的な量子誤り訂正(QEC)に必要なqubitレジスタサイズに進化させることを約束する。
本稿では,エラーのシャットリング,一方の非偏極化,もう一方の非偏極化の2つのシナリオについて検討する。
論理誤差率10-12$に達するために必要なキュービットオーバーヘッドは、シャットリング操作あたりのエラー率を1パーセント程度まで適度に増加させるだけである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2600261666440378
- License:
- Abstract: Qubit shuttling promises to advance some quantum computing platforms to the qubit register sizes needed for effective quantum error correction (QEC), but also introduces additional errors whose impact must be evaluated. The established method to investigate the performance of QEC codes in a realistic scenario is to employ a standard noise model known as circuit-level noise, where all quantum operations are modeled as noisy. In the present work, we take this noise model and single out the effect of shuttling errors by introducing them as an additional so-called error location. This hardware abstraction is motivated by the SpinBus architecture and allows a systematic numerical investigation to map out the resulting two-dimensional parameter space. To this end, we take the Surface code and perform large scale simulations, most notably extracting the threshold across said two-dimensional parameter space. We study two scenarios for shuttling errors, depolarization on the one hand and dephasing on the other hand. For a purely dephasing shuttling error, we find a threshold of several percent, provided that all other operations have a high fidelity. The qubit overhead needed to reach a logical error rate of $10^{-12}$ (known as the "teraquop" regime~\cite{Gidney2021Jul}) increases only moderately for shuttling error rates up to about 1 \% per shuttling operation. The error rates at which practically useful, i.e. well below threshold error correction is predicted to be possible are comfortably higher than what is expected to be achievable for spin qubits. Our results thus show that it is reasonable to expect shuttling operations to fall below threshold already at surprisingly large error rates. With realistic efforts in the near term, this offers positive prospects for spin qubit based quantum processors as a viable avenue for scalable fault-tolerant error-corrected quantum computing.
- Abstract（参考訳）: Qubit shuttlingは、量子コンピューティングプラットフォームを、効果的な量子エラー補正(QEC)に必要なqubitレジスタサイズに進化させることを約束するが、影響を評価する必要がある追加エラーも導入する。
現実的なシナリオにおけるQEC符号の性能を調べるための確立された方法は、全ての量子演算をノイズとしてモデル化するサーキットレベルノイズと呼ばれる標準ノイズモデルを採用することである。
そこで本研究では,このノイズモデルを用いて,新たなエラー位置として導入することで,エラーをシャットアウトする効果を排除した。
このハードウェア抽象化は、SpinBusアーキテクチャによって動機付けられ、システマティックな数値的な調査により、結果の2次元パラメータ空間をマップアウトすることができる。
この目的のために、我々はSurfaceのコードを用いて大規模なシミュレーションを行い、特にその2次元パラメータ空間のしきい値を抽出する。
本稿では,エラーのシャットリング,一方の非偏極化,他方の非偏極化の2つのシナリオについて検討する。
純粋に劣悪なシャットリングエラーの場合、他の全ての操作が高い忠実性を持つならば、閾値は数パーセントである。
論理的エラー率に到達するために必要となるキュービットオーバーヘッドは10−12$("teraquop" regime~\cite{Gidney2021Jul})で、シャットリング操作あたりのエラーレートを1%まで下げるには適度に増加する。
すなわち、しきい値誤差補正が可能であると予測される誤差率は、スピン量子ビットに対して達成可能なものよりも快適に高い。
以上の結果から,シャットリング操作が驚くほど大きなエラー率でしきい値以下に低下すると予想することは妥当であることが示唆された。
近い将来の現実的な取り組みにより、スケーラブルなフォールトトレラントなエラー修正量子コンピューティングの道としてスピン量子ベースの量子プロセッサが期待できる。
関連論文リスト
- Demonstrating dynamic surface codes [138.1740645504286]
曲面符号の3つの時間力学的実装を実験的に実証した。
まず、曲面コードを六角格子上に埋め込んで、キュービットあたりの結合を4つから3つに減らした。
第二に、サーフェスコードを歩き、データの役割を交換し、各ラウンドごとにキュービットを測定し、蓄積した非計算エラーの組込み除去による誤り訂正を達成する。
第3に、従来のCNOTの代わりにiSWAPゲートを用いた表面コードを実現し、追加のオーバーヘッドを伴わずに、エラー訂正のための実行可能なゲートセットを拡張した。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-12-18T21:56:50Z) - The random coupled-plaquette gauge model and the surface code under circuit-level noise [1.351813974961217]
ノイズのある設定で, 表面コード中の真のYエラーを最適に説明する。
我々は回路レベルのノイズシナリオに取り組み,非対称な非偏極化とシンドロームノイズ率の効果的な検出に還元手法を用いる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-12-18T16:20:14Z) - Towards early fault tolerance on a 2$\times$N array of qubits equipped with shuttling [0.0]
局所的に相互作用する量子ビットの2次元グリッドは、フォールトトレラント量子コンピューティングのための有望なプラットフォームである。
本稿では,そのような制約のあるアーキテクチャも耐障害性をサポートすることを示す。
エラー訂正が可能であることを実証し、このプラットフォームに自然に適合するコードのクラスを特定する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-19T23:31:55Z) - Fast Flux-Activated Leakage Reduction for Superconducting Quantum
Circuits [84.60542868688235]
量子ビット実装のマルチレベル構造から生じる計算部分空間から漏れること。
パラメトリックフラックス変調を用いた超伝導量子ビットの資源効率向上のためのユニバーサルリーク低減ユニットを提案する。
繰り返し重み付け安定化器測定におけるリーク低減ユニットの使用により,検出されたエラーの総数を,スケーラブルな方法で削減できることを実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-13T16:21:32Z) - Suppressing quantum errors by scaling a surface code logical qubit [147.2624260358795]
複数のコードサイズにわたる論理量子ビット性能のスケーリングの測定について報告する。
超伝導量子ビット系は、量子ビット数の増加による追加誤差を克服するのに十分な性能を有する。
量子誤り訂正は量子ビット数が増加するにつれて性能が向上し始める。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-13T18:00:02Z) - Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline
earth Rydberg atom arrays [3.575043595126111]
本稿では,物理誤差を消去に変換する171ドルYb中性原子量子ビットに対して,量子ビット符号化とゲートプロトコルを提案する。
エラーの98%を消去に変換できると見積もっている。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-10T18:56:31Z) - Measuring NISQ Gate-Based Qubit Stability Using a 1+1 Field Theory and
Cycle Benchmarking [50.8020641352841]
量子ハードウェアプラットフォーム上でのコヒーレントエラーを, サンプルユーザアプリケーションとして, 横フィールドIsing Model Hamiltonianを用いて検討した。
プロセッサ上の物理位置の異なる量子ビット群に対する、日中および日中キュービット校正ドリフトと量子回路配置の影響を同定する。
また,これらの測定値が,これらの種類の誤差をよりよく理解し,量子計算の正確性を評価するための取り組みを改善する方法についても論じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-08T23:12:55Z) - Exponential suppression of bit or phase flip errors with repetitive
error correction [56.362599585843085]
最先端の量子プラットフォームは通常、物理的エラーレートが10～3ドル近くである。
量子誤り訂正(QEC)は、多くの物理量子ビットに量子論理情報を分散することで、この分割を橋渡しすることを約束する。
超伝導量子ビットの2次元格子に埋め込まれた1次元繰り返し符号を実装し、ビットまたは位相フリップ誤差の指数的抑制を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-11T17:11:20Z) - Scalable Neural Decoder for Topological Surface Codes [0.0]
本稿では,雑音およびシンドローム測定誤差を考慮に入れた安定化符号群に対するニューラルネットワークに基づくデコーダを提案する。
重要なイノベーションは、エラーシンドロームを小さなスケールで自動デコードすることである。
このような前処理によって,実用アプリケーションにおいて最大2桁の誤差率を効果的に削減できることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-18T19:02:09Z) - Crosstalk Suppression for Fault-tolerant Quantum Error Correction with
Trapped Ions [62.997667081978825]
本稿では、電波トラップで閉じ込められた1本のイオン列をベースとした量子計算アーキテクチャにおけるクロストーク誤差の研究を行い、個別に調整されたレーザービームで操作する。
この種の誤差は、理想的には、異なるアクティブな量子ビットのセットで処理される単一量子ゲートと2量子ビットの量子ゲートが適用されている間は、未修正のままであるオブザーバー量子ビットに影響を及ぼす。
我々は,第1原理からクロストーク誤りを微視的にモデル化し,コヒーレント対非コヒーレントなエラーモデリングの重要性を示す詳細な研究を行い,ゲートレベルでクロストークを積極的に抑制するための戦略について議論する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-21T14:20:40Z) - Fault-tolerant qubit from a constant number of components [1.0499611180329804]
複数の技術におけるゲートエラー率は、フォールトトレラント量子計算に必要なしきい値を下回っている。
本稿では,少数の実験部品から組み立てることができるフォールトトレラント量子コンピューティング手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-16T19:01:03Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。