論文の概要: Demonstration of low-overhead quantum error correction codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.09684v1
- Date: Wed, 14 May 2025 18:00:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-16 22:29:06.052078
- Title: Demonstration of low-overhead quantum error correction codes
- Title（参考訳）: 低オーバーヘッド量子誤り訂正符号の実証
- Authors: Ke Wang, Zhide Lu, Chuanyu Zhang, Gongyu Liu, Jiachen Chen, Yanzhe Wang, Yaozu Wu, Shibo Xu, Xuhao Zhu, Feitong Jin, Yu Gao, Ziqi Tan, Zhengyi Cui, Ning Wang, Yiren Zou, Aosai Zhang, Tingting Li, Fanhao Shen, Jiarun Zhong, Zehang Bao, Zitian Zhu, Yihang Han, Yiyang He, Jiayuan Shen, Han Wang, Jia-Nan Yang, Zixuan Song, Jinfeng Deng, Hang Dong, Zheng-Zhi Sun, Weikang Li, Qi Ye, Si Jiang, Yixuan Ma, Pei-Xin Shen, Pengfei Zhang, Hekang Li, Qiujiang Guo, Zhen Wang, Chao Song, H. Wang, Dong-Ling Deng,
- Abstract要約: 量子低密度パリティチェック(qLDPC)符号を,32個の長距離結合トランスモン量子ビットを特徴とする最新の超伝導プロセッサであるKunlun上で実証した。
この結果から,長距離結合超伝導プロセッサを用いた様々なqLDPC実装の実現可能性が確認された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.9093114738654
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum computers hold the potential to surpass classical computers in solving complex computational problems. However, the fragility of quantum information and the error-prone nature of quantum operations make building large-scale, fault-tolerant quantum computers a prominent challenge. To combat errors, pioneering experiments have demonstrated a variety of quantum error correction codes. Yet, most of these codes suffer from low encoding efficiency, and their scalability is hindered by prohibitively high resource overheads. Here, we report the demonstration of two low-overhead quantum low-density parity-check (qLDPC) codes, a distance-4 bivariate bicycle code and a distance-3 qLDPC code, on our latest superconducting processor, Kunlun, featuring 32 long-range-coupled transmon qubits. Utilizing a two-dimensional architecture with overlapping long-range couplers, we demonstrate simultaneous measurements of all nonlocal weight-6 stabilizers via the periodic execution of an efficient syndrome extraction circuit. We achieve a logical error rate per logical qubit per cycle of $(8.91 \pm 0.17)\%$ for the distance-4 bivariate bicycle code with four logical qubits and $(7.77 \pm 0.12)\%$ for the distance-3 qLDPC code with six logical qubits. Our results establish the feasibility of implementing various qLDPC codes with long-range coupled superconducting processors, marking a crucial step towards large-scale low-overhead quantum error correction.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、複雑な計算問題を解く際に古典的コンピュータを超える可能性を持っている。
しかし、量子情報の脆弱さと量子演算のエラーを起こしやすい性質は、大規模でフォールトトレラントな量子コンピュータの構築を顕著な課題にしている。
誤りに対処するため、先駆的な実験は様々な量子誤り訂正符号を実証した。
しかし、これらのコードのほとんどは符号化効率の低下に悩まされており、そのスケーラビリティは極めて高いリソースオーバーヘッドによって妨げられている。
本稿では,2つの低頭量子低密度パリティチェック (qLDPC) 符号, 距離4のバイバリアイト自転車符号, 距離3のqLDPC符号を最近の超伝導プロセッサであるKunlun上で実証した。
長距離結合器を重畳した2次元アーキテクチャを用いて,効率的なシンドローム抽出回路の周期的実行により,非局所重み6安定化器の同時測定を実演する。
6つの論理量子ビットを持つ距離4二変量自転車コードに対して(8.91 \pm 0.17)\%$と6つの論理量子ビットを持つ距離3qLDPCコードに対して(7.77 \pm 0.12)\%である。
この結果から, 長期結合型超伝導プロセッサを用いた様々なqLDPC符号の実装が可能となり, 大規模低オーバヘッド量子誤り訂正への重要な一歩となった。
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