論文の概要: Leveraging erasure errors in logical qubits with metastable $^{171}$Yb atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.13724v1
• Date: Mon, 16 Jun 2025 17:29:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-17 17:28:49.185614
• Title: Leveraging erasure errors in logical qubits with metastable $^{171}$Yb atoms
• Title（参考訳）: 準安定$^{171}$Yb原子を持つ論理量子ビットにおける消去誤差の緩和
• Authors: Bichen Zhang, Genyue Liu, Guillaume Bornet, Sebastian P. Horvath, Pai Peng, Shuo Ma, Shilin Huang, Shruti Puri, Jeff D. Thompson,
• Abstract要約: 量子誤り訂正符号と論理量子ビット回路をメタスタブルな171$Yb量子ビットで示す。 核スピン量子ビットのコヒーレント輸送における劣化誤差を強く抑制できることを示す。 我々は,中間回路消去測定に基づく復号中に誤り訂正を行い,$[4,2,2]$符号の論理量子ビット符号化を実演する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.3374029437939114
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Implementing large-scale quantum algorithms with practical advantage will require fault-tolerance achieved through quantum error correction, but the associated overhead is a significant cost. The overhead can be reduced by engineering physical qubits with fewer errors, and by shaping the residual errors to be more easily correctable. In this work, we demonstrate quantum error correcting codes and logical qubit circuits in a metastable ${}^{171}$Yb qubit with a noise bias towards erasure errors, that is, errors whose location can be detected separate from any syndrome information. We show that dephasing errors on the nuclear spin qubit during coherent transport can be strongly suppressed, and implement robust entangling gates that maintain a high fidelity in the presence of gate beam inhomogeneity or pointing error. We demonstrate logical qubit encoding in the $[[4,2,2]]$ code, with error correction during decoding based on mid-circuit erasure measurements despite the fact that the code is too small to correct any Pauli errors. Finally, we demonstrate logical qubit teleportation between multiple code blocks with conditionally selected ancillas based on mid-circuit erasure checks, which is a key ingredient for leakage-robust error correction with neutral atoms.
• Abstract（参考訳）: 大規模量子アルゴリズムを実用的優位性で実装するには、量子エラー補正によるフォールトトレランスが必要となるが、それに伴うオーバーヘッドは相当なコストである。 オーバーヘッドは、工学的な物理量子ビットを少ない誤差で減らし、残差をより容易に修正できるように形成することで低減することができる。 本研究では, 量子誤り訂正符号と論理量子ビット回路を準安定な${}^{171}$Yb qubitで示す。 我々は,コヒーレント輸送における核スピン量子ビットの劣化誤差を強く抑制できることを示すとともに,ゲートビームの不均一性やポインティングエラーの存在下で高い忠実性を維持する頑健なエンタングルゲートを実装した。 論理量子ビット符号化を$[[4,2,2]$コードで実証し,Pauliの誤りを訂正するには符号が小さすぎるにもかかわらず,中間回路消去測定に基づいて復号中の誤り訂正を行う。 最後に、中間回路消去チェックに基づく条件付きアンシラを持つ複数のコードブロック間の論理的量子ビットテレポーテーションを示す。

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