論文の概要: Magic State Injection with Erasure Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.02935v1
• Date: Thu, 03 Apr 2025 18:00:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-07 14:47:57.658238
• Title: Magic State Injection with Erasure Qubits
• Title（参考訳）: 消去ビットを用いたマジックステートインジェクション
• Authors: Shoham Jacoby, Yotam Vaknin, Alex Retzker, Arne L. Grimsmo,
• Abstract要約: 消去量子ビットは、フォールトトレラント量子コンピューティングに必要な膨大なリソースに取り組むための有望なアプローチである。 我々は,この研究を,フォールトトレラント量子計算の重要かつ資源集約的なコンポーネントであるマジックステートインジェクション(マジックステートインジェクション)に拡張する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Erasure qubits constitute a promising approach for tackling the daunting resources required for fault-tolerant quantum computing. By heralding erasure errors, both the error-correction threshold and the sub-threshold scaling of the logical error rate are significantly improved. While previous research has focused primarily on fault-tolerant quantum memories, we extend this investigation to magic state injection--a critical yet resource-intensive component of fault-tolerant quantum computation. We show that, after postselecting on erasures, the logical error rate of the injected magic state is set by the residual Pauli error, while the space-time overhead is only marginally increased as compared to non-erasure qubits with a similar noise strength. These conclusions hold both for injection into the surface code, and for injection and cultivation on the color code. For the former, we show that most of the gains can be achieved by using just three strategically placed erasure qubits in the surface code patch, independent of the patch size. For the latter, in contrast, it is beneficial to have all the qubits in the cultivation patch be erasure qubits. Our results for cultivation suggest that algorithmically relevant logical error rates may be within reach without magic state distillation for erasure rates $\lesssim 4\times 10^{-3}$ and residual Pauli error rates $\sim 10^{-4}$.
• Abstract（参考訳）: 消去量子ビットは、フォールトトレラント量子コンピューティングに必要な膨大なリソースに取り組むための有望なアプローチである。 消去誤差を隠蔽することにより、論理誤差率の誤差補正閾値とサブ閾値スケーリングの両方が大幅に改善される。 これまでの研究は主にフォールトトレラント量子メモリに焦点を当ててきたが、我々はこの研究をマジックステートインジェクション(フォールトトレラント量子計算の重要かつリソース集約的なコンポーネント)にまで拡張した。 消去後, 挿入されたマジック状態の論理的誤差率は, 残差パウリ誤差によって設定され, 時空オーバーヘッドは, 同様の雑音強度を持つ非消去量子ビットに比べてわずかに増大することを示した。 これらの結論は、表面コードへの注入と、カラーコードへの注入と栽培の両方に当てはまる。 前者にとって、ほとんどの利得は、パッチサイズによらず、表面コードパッチに3つの戦略的に配置された消去キュービットを使用することで達成できることを示す。 後者とは対照的に、栽培パッチの全てのキュービットを消去キュービットとする方が有益である。 以上の結果から,アルゴリズム的に関連する論理誤差率は,消去率$\lesssim 4\times 10^{-3}$および残留パウリ誤差率$\sim 10^{-4}$に対して,魔法の状態蒸留なしで到達できる可能性が示唆された。

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