論文の概要: Fault-tolerant Preparation of Distant Logical Bell Pair -- with application in the magic square game
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.13673v1
- Date: Mon, 17 Mar 2025 19:24:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-19 14:15:34.195421
- Title: Fault-tolerant Preparation of Distant Logical Bell Pair -- with application in the magic square game
- Title（参考訳）: 距離論理ベルペアの耐故障性 -マジック正方形ゲームへの応用-
- Authors: Andy Zeyi Liu, Debbie Leung,
- Abstract要約: 非局所ゲームにおける量子非局所性に対する低雑音の影響について検討する。
物理量子ビットと論理量子ビットを効率的に翻訳するためのインタフェース回路と論理エンタングルメントプロトコル(EPP)を導入する。
我々のフレームワークは、様々な量子エラー訂正符号(QECC)や実験プラットフォームに適用可能である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Measures of quantum nonlocality traditionally assume perfect local computation. In real experiments, however, each computational primitive is imperfect. Fault-tolerant techniques enable arbitrarily accurate quantum computation but do not necessarily preserve optimized measures of nonlocality. We examine the impact of low noise on quantum nonlocality in nonlocal games, where even small imperfections can disproportionately increase entanglement consumption. Focusing on the fault-tolerant magic square game, we optimize the tradeoff between noisy entanglement consumption and deficit in the game value. We introduce an interface circuit and logical entanglement purification protocol (EPP) to efficiently translate states between physical and logical qubits and purify noisy logical Bell pair, reducing Bell pair consumption. Our analytical and numerical results, particularly for the $[[7^k,1,3^k]]$ concatenated Steane code, demonstrate exponential Bell pair savings and a higher noise threshold. We establish theoretical lower bounds for local noise threshold of $4.70\times10^{-4}$ and an initial Bell pair infidelity threshold of $18.3\%$. Our framework is adaptable to various quantum error-correcting codes (QECCs) and experimental platforms. This work not only advances fault-tolerant nonlocal games but also inspires further research on interfacing different QECCs, fostering modular quantum architectures and the quantum internet.
- Abstract（参考訳）: 量子非局所性の尺度は伝統的に完全局所計算を前提としている。
しかし、実際の実験では、各計算プリミティブは不完全である。
フォールトトレラント技術は、任意に正確な量子計算を可能にするが、必ずしも非局所性の最適化された測度を保存しない。
非局所ゲームにおいて、低雑音が量子非局所性に与える影響について検討する。
フォールトトレラントなマジック正方形ゲームに着目し、ノイズの多い絡み合いの消費とゲーム価値の赤字とのトレードオフを最適化する。
物理量子ビットと論理量子ビット間の状態を効率的に翻訳し、ノイズの多い論理ベル対を浄化し、ベル対の消費を減らすためのインタフェース回路と論理エンタングルメント浄化プロトコル(EPP)を導入する。
特に$[[7^k,1,3^k]]$コンカレントステイン符号の場合,指数的ベル対保存と高い雑音閾値を示す。
局所雑音閾値が4.70\times10^{-4}$、ベル対不忠実閾値が18.3\%$の理論的下界を確立する。
我々のフレームワークは、様々な量子エラー訂正符号(QECC)や実験プラットフォームに適用可能である。
この研究は、フォールトトレラントな非局所ゲームの発展だけでなく、異なるQECCの相互接続、モジュラー量子アーキテクチャと量子インターネットの育成に関するさらなる研究も動機付けている。
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