論文の概要: Designing quantum error correction codes for practical spin qudit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.12142v1
- Date: Sat, 15 Mar 2025 13:57:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-18 12:29:39.968988
- Title: Designing quantum error correction codes for practical spin qudit
- Title（参考訳）: 実用的なスピンキューディットのための量子誤り訂正符号の設計
- Authors: Sumin Lim, Arzhang Ardavan,
- Abstract要約: 本稿では,スピン量子に基づく誤り訂正可能な量子メモリの性能を定量的に解析する。
我々は電場ゆらぎもノイズ源として考慮すべきであると主張する。
電界摂動と磁場の同時補償が可能なマルチスピン量子ビットに基づく誤り訂正符号の符号化/復号方式について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: The implementation of practical error correction protocols is essential for deployment of quantum information technologies. Ways of exploiting high-spin nuclei, which have multi-level quantum resources, have attracted interest in this context because they offer additional Hilbert space dimensions in a spatially compact and theoretically efficient structure. We present a quantitative analysis of the performance of a spin-qudit-based error-correctable quantum memory, with reference to the actual Hamiltonians of several potential candidate systems. First, the ideal code-word implemented on a spin-7/2 nucleus, which provides first order Pauli-$X$, $Y$ and $Z$ error correction, has intrinsic infidelity due to mixed eigenstates under realistic conditions. We confirm that expansion to a spin-9/2 system with tailored code-words can compensate this infidelity. Second, we claim that electric field fluctuations -- which are inevitable in real systems -- should also be considered as a noise source, and we illustrate an encoding/decoding scheme for a multi-spin-qudit-based error correction code that can simultaneously compensate for both electric and magnetic field perturbations. Such strategies are important as we move beyond the current noisy-intermediate quantum era, and fidelities above two or three nines becomes crucial for implementation of quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 実用的な誤り訂正プロトコルの実装は、量子情報技術の展開に不可欠である。
マルチレベル量子資源を持つ高スピン核の活用方法は、空間的にコンパクトで理論的に効率的な構造にヒルベルト空間次元を付加するので、この文脈に関心を惹きつけている。
本稿では,スピン量子に基づく誤り訂正可能な量子メモリの性能を定量的に解析する。
第一に、スピン7/2核上に実装された理想的なコードワードは、一階のPauli-$X$、$Y$、および$Z$エラー補正を提供し、現実的な条件下での混合固有状態による本質的な不忠実さを持つ。
我々は、コードワードを調整したスピン-9/2システムへの拡張が、この不整合を補うことを確認した。
第二に、実システムでは避けられない電場ゆらぎもノイズ源として考慮すべきであり、電場ゆらぎと磁場の摂動を同時に補償できるマルチスピン量子ベースの誤り訂正符号の符号化/復号方式について述べる。
このような戦略は、現在のノイズの中間量子時代を超えて、重要であり、量子技術の実装には、2つか3つの9以上の忠実さが不可欠である。
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