論文の概要: Surface-code Superconducting Quantum Processors: From Calibration To Logical Performance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.17082v1
- Date: Wed, 23 Apr 2025 20:09:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-02 19:15:53.17068
- Title: Surface-code Superconducting Quantum Processors: From Calibration To Logical Performance
- Title（参考訳）: 表面コード超電導量子プロセッサ:キャリブレーションから論理性能へ
- Authors: Hany Ali,
- Abstract要約: 現在の量子プロセッサは、数十の量子ビットと約10-3の物理エラー率を持つ量と品質の両方において、脆弱でノイズがあり、かなり制限されている。
量子エラー補正(QEC)は、このギャップを埋め、量子コンピュータのポテンシャルを完全に活用するために不可欠である。
この論文は、表面コードと磁束可変超伝導量子ビットを用いた小型QEC実験の実装と最適化に焦点を当てている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Current quantum processors are fragile, noisy and fairly limited in both quantity and quality with tens of qubits and physical error rates of around 10^-3. To realize practical quantum applications, however, error rates need to be below 10^-15 across millions of qubits. To bridge this gap and fully harness the potential of quantum computers, quantum error correction (QEC) is essential. QEC codes are designed to protect quantum information by redundantly encoding it onto multiple physical qubits. This encoding allows for the detection and correction of local errors affecting individual qubits, e.g., through stabilizer measurements. Importantly, if the physical error rates are below a specific threshold, QEC codes can exponentially suppress logical error rates by increasing the number of physical qubits involved. This is essential for achieving fault-tolerant computations, which are key to unlocking the full potential of quantum computers. The work presented in this thesis focuses on the implementation and optimization of small-scale QEC experiments using the surface code and flux-tunable superconducting qubits (Transmons). It addresses several key challenges: enhancing two-qubit gate fidelity in Surface-4 (Chapter 2), implementing an error-detection code with Surface-7 (Chapter 3), automating the calibration and benchmarking of the building blocks in Surface-17 (Chapter 4), reducing leakage into higher excited states with leakage reduction units (Chapter 5), assessing and enhancing the performance of logical qubits (Chapters 7 and 8).
- Abstract（参考訳）: 現在の量子プロセッサは、数十の量子ビットと約10^-3の物理エラー率を持つ量と品質の両方において、脆弱でノイズがあり、かなり制限されている。
しかし、実用的な量子応用を実現するには、数百万の量子ビットにわたる誤差率は10^-15以下である必要がある。
このギャップを埋め、量子コンピュータの可能性を完全に活用するためには、量子エラー補正(QEC)が不可欠である。
QEC符号は、複数の物理量子ビットに冗長に符号化することで量子情報を保護するように設計されている。
この符号化は、安定化器の測定によって個々の量子ビットに影響を与える局所誤差の検出と補正を可能にする。
重要なことに、物理誤差率が特定のしきい値以下であれば、QEC符号は、関連する物理量子ビットの数を増やすことで、論理誤差率を指数関数的に抑制することができる。
これは、量子コンピュータの潜在能力を解き明かす鍵となる、フォールトトレラントな計算を達成するために不可欠である。
この論文で示された研究は、表面コードと磁束可変超伝導量子ビット(Transmons)を用いた小型QEC実験の実装と最適化に焦点を当てている。
Surface-4(Chapter 2)における2ビットゲートの忠実性の向上、Surface-7(Chapter 3)によるエラー検出コードの実装、Surface-17におけるビルディングブロックの校正とベンチマークの自動化(Chapter 4)、リーク低減ユニットによる高い励起状態へのリークの低減(Chapter 5)、論理キュービットの性能の評価と向上(Chapter 7, 8)。
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