論文の概要: Magic state distillation without measurements and post-selection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.17509v2
- Date: Mon, 12 May 2025 15:16:15 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-13 14:13:12.970937
- Title: Magic state distillation without measurements and post-selection
- Title（参考訳）: 無測定のマジックステート蒸留とポストセレクション
- Authors: Sascha Heußen,
- Abstract要約: マジックステート蒸留 (MSD) は、原理的に低雑音レベルで論理的非クリフォードゲートを実行できる量子アルゴリズムである。
我々は、出力状態のコヒーレントフィードバックネットワークを用いて、雑音を決定的に抑制する15から1のMSDプロトコルを適用した。
本研究は,短期デバイスにおけるMSDの潜在的な実験的実現の道程を広げ,フォールトトレラント量子コンピュータの開発を進展させるものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Magic state distillation (MSD) is a quantum algorithm that enables performing logical non-Clifford gates with in principle arbitrarily low noise level. It is herein typically assumed that logical Clifford gates can be executed without noise. Therefore, MSD is a standard subroutine to obtain a fault-tolerant universal set of quantum gate operations on error-corrected logical qubits. Well-known schemes conventionally rely on performing operator measurements and post-selection on the measurement result, which makes distillation protocols non-deterministic in the presence of noise. In this work, we adapt the 15-to-1 MSD protocol such that it deterministically suppresses noise by using a coherent feedback network on the output states without the need to perform individual qubit measurements. These advantages over textbook MSD come at the price of reducing the noise suppression per round from $\mathcal{O}(p^3)$ to $\mathcal{O}(p^2)$. Our technique can be applied to any MSD protocol with an acceptance rate of 1 in the absence of noise. It may be desirable to use our scheme if the coherent feedback network can be executed faster and more reliably than the measurements and/or if logical clock cycles in the quantum processor should be kept synchronous at all times. Our result broadens the path of potential experimental realizations of MSD in near-term devices and advances the development of fault-tolerant quantum computers with practical use.
- Abstract（参考訳）: マジックステート蒸留 (MSD) は、原理的に低雑音レベルで論理的非クリフォードゲートを実行できる量子アルゴリズムである。
ここでは通常、論理的クリフォードゲートはノイズなしで実行できると仮定される。
したがって、MSDは誤り訂正論理量子ビット上の量子ゲート演算のフォールトトレラントな普遍的な集合を得るための標準サブルーチンである。
従来、よく知られたスキームは、測定結果に対する演算子測定と後選択に頼っており、これはノイズの有無で蒸留プロトコルを非決定論的にしている。
本研究では,出力状態のコヒーレントフィードバックネットワークを用いて,個別のキュービット計測を行うことなく,雑音を決定的に抑制する15 to-1のMSDプロトコルを適用する。
教科書MSDに対するこれらの利点は、ラウンド当たりのノイズ抑圧を$\mathcal{O}(p^3)$から$\mathcal{O}(p^2)$に下げるという価格で得られる。
本手法は,雑音のない場合,受理率1の任意のMSDプロトコルに適用可能である。
コヒーレントフィードバックネットワークが測定値よりも速く、より確実に実行できる場合や、量子プロセッサの論理クロックサイクルを常に同期に保つ必要がある場合は、この方式を使うのが望ましい。
本研究は,短期デバイスにおけるMSDの潜在的な実験的実現の道程を広げ,実用性のあるフォールトトレラント量子コンピュータの開発を進展させるものである。
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