論文の概要: Projective Measurements: Topological Quantum Computing with an Arbitrary Number of Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.10107v1
• Date: Wed, 13 Aug 2025 18:03:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-15 22:24:48.076454
• Title: Projective Measurements: Topological Quantum Computing with an Arbitrary Number of Qubits
• Title（参考訳）: 投影測度:任意数の量子ビットを持つトポロジカル量子コンピューティング
• Authors: Themba Hodge, Philipp Frey, Stephan Rachel,
• Abstract要約: トポロジカル量子コンピューティングは、非アベリアのエノンに量子情報を符号化することで、固有のフォールトトレランスを約束する。 ブレイディング操作は局所的な摂動に対して堅牢であるが、ブレイディングベースのゲートの拡張はクリフォード群を完全に支持できない。 測定ベーススイッチングを付加したブレイディングダイナミクスの多体シミュレーションを行う。 ランダムなユニタリ回路を5量子ビットで実行し、忠実度は99%を超えている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Topological quantum computing promises intrinsic fault tolerance by encoding quantum information in non-Abelian anyons, where quantum gates are implemented via braiding. While braiding operations are robust against local perturbations, a critical yet often overlooked challenge arises when scaling beyond two qubits: the naive extension of braiding based gates fails to support even the full Clifford group. To overcome this limitation, we incorporate projective measurements that enable transitions between different qubit encodings, thus restoring computational universality. We perform many-body simulations of braiding dynamics augmented with measurement-based switching, explicitly preparing the Bell state and GHZ state for systems of two and five qubits, respectively. Furthermore, we execute a random unitary circuit on five qubits, achieving a fidelity exceeding 99%. We analyze the circuit's robustness by studying its fidelity dependence on total braid duration and static potential disorder. Our results show that the fidelity remains above 99% for moderate disorder, underscoring the intrinsic fault tolerance of the architecture. Finally, we demonstrate a random circuit on a ten qubit system to showcase the scalability of our techniques.
• Abstract（参考訳）: トポロジカル量子コンピューティングは、非アベリア・エノンで量子情報を符号化することで固有のフォールトトレランスを約束する。 ブレイディング操作は局所的な摂動に対して堅牢であるが、2つのキュービットを超えるスケーリングにおいて、しばしば見落とされがちな課題が発生する。 この制限を克服するために、異なるqubitエンコーディング間の遷移を可能にする射影測定を導入し、計算普遍性を復元する。 2量子ビットと5量子ビットの系のベル状態とGHZ状態をそれぞれ明示的に準備し、測定ベーススイッチングで強化したブレイディングダイナミクスの多体シミュレーションを行う。 さらに、5つの量子ビット上でランダムなユニタリ回路を実行し、忠実度が99%を超えることを達成した。 回路のロバスト性は, 総ブレイド持続時間と静的電位障害に対する忠実度依存性を調べることによって解析する。 以上の結果から,中等度障害では忠実度が99%以上であり,本質的な耐故障性を示すことが示唆された。 最後に,提案手法のスケーラビリティを示すために,10量子ビットシステム上でランダム回路を実演する。

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