論文の概要: Demonstration of a Logical Architecture Uniting Motion and In-Place Entanglement: Shor's Algorithm, Constant-Depth CNOT Ladder, and Many-Hypercube Code

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.13247v1
• Date: Tue, 16 Sep 2025 16:55:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-17 17:50:53.184371
• Title: Demonstration of a Logical Architecture Uniting Motion and In-Place Entanglement: Shor's Algorithm, Constant-Depth CNOT Ladder, and Many-Hypercube Code
• Title（参考訳）: 論理アーキテクチャ統合運動とインレースエンタングルメントの実証:ショアのアルゴリズム,定数深さCNOTラダー,および多値ハイパーキューブ符号
• Authors: Rich Rines, Benjamin Hall, Mariesa H. Teo, Joshua Viszlai, Daniel C. Cole, David Mason, Cameron Barker, Matt J. Bedalov, Matt Blakely, Tobias Bothwell, Caitlin Carnahan, Frederic T. Chong, Samuel Y. Eubanks, Brian Fields, Matthew Gillette, Palash Goiporia, Pranav Gokhale, Garrett T. Hickman, Marin Iliev, Eric B. Jones, Ryan A. Jones, Kevin W. Kuper, Stephanie Lee, Martin T. Lichtman, Kevin Loeffler, Nate Mackintosh, Farhad Majdeteimouri, Peter T. Mitchell, Thomas W. Noel, Ely Novakoski, Victory Omole, David Owusu-Antwi, Alexander G. Radnaev, Anthony Reiter, Mark Saffman, Bharath Thotakura, Teague Tomesh, Ilya Vinogradov,
• Abstract要約: 最寄りのゲートを経由したキュービット運動と入射絡みを結合した代替アーキテクチャを提案し,実験的に実現する。 提案手法は、全接続性を維持しつつ、キュービットの動作オーバーヘッドを最小限に抑える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 23.109092385238526
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Logical qubits are considered an essential component for achieving utility-scale quantum computation. Multiple recent demonstrations of logical qubits on neutral atoms have relied on coherent qubit motion into entangling zones. However, this architecture requires motion prior to every entangling gate, incurring significant cost in wall clock runtime and motion-related error accumulation. We propose and experimentally realize an alternative architecture which unites qubit motion and in-place entanglement via nearest-neighbor gates. Our approach maintains all-to-all connectivity, while minimizing qubit motion overheads. We demonstrate three key results on Infleqtion's Sqale QPU, which hosts an array of 114 neutral atom qubits. First, we perform a logical qubit realization of a pre-compiled variant of Shor's Algorithm. We find better logical-than-physical performance over a range of settings including with loss correction and leakage detection. Second, we introduce a technique for performing CNOT ladders with depth independent of both the number of logical qubits N and the code distance d. In proof-of-principle experiments with 8 and 12 logical qubits, we find ~4x reduction in error via the logical encodings. Third, we experimentally realize initialization of the [[16, 4, 4]] many-hypercube QEC code. All three results benefit from optimized compilation via Superstaq, as well as our underlying architecture uniting motion and in-place entanglement. This architecture offers a path to reducing the overhead of utility-scale quantum applications relative to architectures based on entangling zones.
• Abstract（参考訳）: 論理量子ビットは、実用スケールの量子計算を達成する上で不可欠な要素であると考えられている。 中立原子上の論理量子ビットの最近の複数の実証は、絡み合う領域へのコヒーレント量子ビットの動きに依存している。 しかし、このアーキテクチャでは、全てのエンタングゲートの前に動きが必要であり、ウォールクロックのランタイムとモーション関連エラーの蓄積にかなりのコストがかかる。 最寄りのゲートを経由したキュービット運動と入射絡みを結合した代替アーキテクチャを提案し,実験的に実現する。 提案手法は、全接続性を維持しつつ、キュービットの動作オーバーヘッドを最小限に抑える。 InfleqtionのSqale QPUにおいて、114個の中性原子量子ビットの配列をホストする3つの重要な結果を示す。 まず、Shorのアルゴリズムのプリコンパイルされた変種について論理量子化を行う。 損失補正や漏洩検出など,様々な設定で論理的・物理的性能が向上する。 第2に、論理量子ビット数Nと符号距離dの双方に依存しない深さでCNOTはしごを実行する手法を提案する。 8 と 12 の論理量子ビットを用いた証明-基本実験では、論理エンコーディングによる誤差の約4倍の減少が見つかる。 第3に,[[16, 4, 4]多ハイパーキューブQEC符号の初期化を実験的に実現した。 これら3つの結果は、Superstaqによる最適化コンパイルと、モーションとインプレース・エンタングルメントを結合する基盤となるアーキテクチャの恩恵を受けています。 このアーキテクチャは、エンタングリングゾーンに基づくアーキテクチャに対して、ユーティリティスケールの量子アプリケーションのオーバーヘッドを低減するためのパスを提供する。

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