論文の概要: Cultivating T states on the surface code with only two-qubit gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.05232v1
• Date: Fri, 05 Sep 2025 16:48:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-08 14:27:25.65665
• Title: Cultivating T states on the surface code with only two-qubit gates
• Title（参考訳）: 2ビットゲートのみによる表面符号上のT状態の培養
• Authors: Jahan Claes,
• Abstract要約: 高忠実度Tマジック状態は、2Dにおけるフォールトトレラント量子コンピューティングの鍵となる要件である。 本研究では,表面コード上でT状態を直接培養する方法を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.029851290829909654
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: High-fidelity T magic states are a key requirement for fault-tolerant quantum computing in 2D. It has generally been assumed that preparing high-fidelity T states requires noisy injection of T states followed by lengthy distillation routines. This assumption has been recently challenged by the introduction of cultivation, in which careful state injection and postselection alone are used to prepare T states close to the fidelity required for quantum algorithms. Cultivation was originally proposed for the color code, but can also be done on the $RP^2$ code, a code similar to the surface code. In this work, we demonstrate how to cultivate T states directly on the surface code. Besides its simplicity compared to color or $RP^2$ cultivation, surface code cultivation offers a number of advantages, including: (1) It is more directly compatible with neutral atom architectures than ${RP}^2$ cultivation (2) Cultivated surface code states can be used in transversal CNOT gates with other surface codes, unlike color code states (3) Surface code cultivation can be done at any distance, unlike color and ${RP}^2$ cultivation which requires odd distances. Under a standard depolarizing error model, our $d=3,\ (4),\ (5)$ cultivation circuit reaches an error rate of $1\cdot 10^{-6},\ (1\cdot10^{-8}),\ (2\cdot10^{-9})$ and an acceptance rate of $34\%,\ (6\%),\ (1\%)$, meeting or exceeding the fidelity of color and $RP^2$ cultivation with comparable acceptance rates.
• Abstract（参考訳）: 高忠実度Tマジック状態は、2Dにおけるフォールトトレラント量子コンピューティングの鍵となる要件である。 一般的に、高忠実度T状態の調製には、T状態のノイズ注入と長い蒸留ルーチンが必要であると仮定されている。 この仮定は、量子アルゴリズムに必要な忠実度に近いT状態を作成するために、注意深い状態注入とポストセレクションのみを使用する、栽培の導入によって最近疑問視されている。 当初、カラーコードのために培養が提案されていたが、表面コードに似たRP^2$コードでも実行可能である。 本研究では,表面コード上でT状態を直接培養する方法を示す。 1)${RP}^2$培養よりも中性原子アーキテクチャと直接的に互換性がある (2) 培養された表面コード状態は、カラーコード状態と異なり、他の表面コードと平行なCNOTゲートで使用することができる (3) 表面コード培養は、色と不規則な距離を必要とする${RP}^2$培養とは異なり、任意の距離で行うことができる 。 標準的な非分極誤差モデルでは,我々の$d=3,\ (4),\ (5)$培養回路は1\cdot 10^{-6},\ (1\cdot 10^{-8}),\ (2\cdot 10^{-9})$の誤差率,34\%,\ (6\%),\ (1\%)$の受け入れ率,色の不確かさの一致あるいは超過,RP^2$培養率と同等の受け入れ率に達する。

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