論文の概要: Quantum error correction for long chains of trapped ions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.22071v1
• Date: Fri, 28 Mar 2025 01:28:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-31 15:30:57.374604
• Title: Quantum error correction for long chains of trapped ions
• Title（参考訳）: 閉じ込められたイオンの長鎖に対する量子誤差補正
• Authors: Min Ye, Nicolas Delfosse,
• Abstract要約: トラップイオンの長い鎖を持つ量子コンピューティングのモデルを提案する。 量子エラー補正スキームの主な構成要素は、量子コードと量子回路である。 約50ドルの量子ビットのチェーンでは、最先端の量子コードよりも優れた新しい量子コードを構築します。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 23.864085643100186
• License:
• Abstract: We propose a model for quantum computing with long chains of trapped ions and we design quantum error correction schemes for this model. The main components of a quantum error correction scheme are the quantum code and a quantum circuit called the syndrome extraction circuit, which is executed to perform error correction with this code. In this work, we design syndrome extraction circuits tailored to our ion chain model, a syndrome extraction tuning protocol to optimize these circuits, and we construct new quantum codes that outperform the state-of-the-art for chains of about $50$ qubits. To establish a baseline under the ion chain model, we simulate the performance of surface codes and bivariate bicycle (BB) codes equipped with our optimized syndrome extraction circuits. Then, we propose a new variant of BB codes defined by weight-five measurements, that we refer to as BB5 codes, and we identify BB5 codes that achieve a better minimum distance than any BB codes with the same number of logical qubits and data qubits, such as $[[30, 4, 5]]$ and $[[48, 4, 7]]$ BB5 codes. For a physical error rate of $10^{-3}$, the $[[48, 4, 7]]$ BB5 code achieves a logical error rate per logical qubit of $5 \cdot 10^{-5}$, which is four times smaller than the best BB code in our baseline family. It also achieves the same logical error rate per logical qubit as the distance-7 surface code but using four times fewer physical qubits per logical qubit.
• Abstract（参考訳）: トラップイオンの長い鎖を持つ量子コンピューティングのモデルを提案し、このモデルのための量子エラー補正スキームを設計する。 量子誤り訂正スキームの主な構成要素は、量子コードとシンドローム抽出回路と呼ばれる量子回路であり、この符号で誤り訂正を行うために実行される。 本研究では, イオン鎖モデルに適合したシンドローム抽出回路を設計し, これらの回路を最適化するためのシンドローム抽出チューニングプロトコルを構築し, 約50ドルキュービットのチェーンに対して最先端の量子コードを構築する。 イオン鎖モデルに基づくベースラインを確立するため,最適化されたシンドローム抽出回路を備えた表面符号とバイバリアイト自転車(BB)符号の性能をシミュレートした。 次に、重み5で定義されるBB符号の新たな変種を提案し、BB5符号をBB5符号とみなし、論理量子ビットとデータ量子ビットの同じ数のBB符号(例えば$[[30, 4, 5])と$[48, 4, 7]])と$[[48, 4, 7]]]のBB5符号よりも高い最小距離を達成するBB5符号を同定する。 10^{-3}$の物理誤差率に対して、[[48, 4, 7]]$ BB5 コードは論理キュービット当たりの論理誤差率 5 の 10^{-5}$ を達成する。 また、距離7曲面符号と同じ論理量子ビット当たりの論理誤り率を得るが、論理量子ビット当たりの物理量子ビットは4倍少ない。

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