論文の概要: Demonstration of quantum error detection in a silicon quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.24766v1
• Date: Mon, 29 Sep 2025 13:33:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-30 22:32:20.005951
• Title: Demonstration of quantum error detection in a silicon quantum processor
• Title（参考訳）: シリコン量子プロセッサにおける量子エラー検出の実証
• Authors: Chunhui Zhang, Chunhui Li, Zhen Tian, Yan Jiang, Feng Xu, Shihang Zhang, Hao Wang, Yu-Ning Zhang, Xuesong Bai, Baolong Zhao, Yi-Fei Zhang, Huan Shu, Jiaze Liu, Kunrong Wu, Chao Huang, Keji Shi, Mingchao Duan, Tao Xin, Peihao Huang, Tianluo Pan, Song Liu, Guanyong Wang, Guangchong Hu, Yu He, Dapeng Yu,
• Abstract要約: ドナーベースのシリコン量子プロセッサ上での量子エラー検出を実演する。 このシステムの絡み合い能力は、2量子ベル状態絡みの確立によって検証される。 安定化器を用いて4量子誤り検出回路を動作させることで、任意の単一ビット誤りを検出できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.328098405701034
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum error detection is essential in realizing large-scale universal quantum computation, especially for quantum error correction (QEC). However, key elements for FTQC have yet to be realized in silicon qubits. Here, we demonstrate quantum error detection on a donor-based silicon quantum processor comprising four-nuclear spin qubits and one electron spin as an auxiliary qubit. The entanglement capability of this system is validated through the establishment of two-qubit Bell state entanglement between the nuclear spins and the generation of a four-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) state, achieving a GHZ state fidelity of 88.5(2.3)%. Furthermore, by executing a four-qubit error detection circuit with the stabilizers, we successfully detect arbitrary single-qubit errors. The encoded Bell state entanglement information is recovered by performing the Pauli-frame update (PFU) via postprocessing. Based on the detected errors, we identify strongly biased noise in our system. Our results mark a significant advance toward FTQC in silicon spin qubits.
• Abstract（参考訳）: 量子エラー検出は、特に量子エラー補正(QEC)において、大規模で普遍的な量子計算を実現する上で不可欠である。 しかし、FTQCの重要な要素はまだシリコン量子ビットでは実現されていない。 ここでは、4核スピン量子ビットと1電子スピンを補助量子ビットとするドナーベースのシリコン量子プロセッサ上で量子エラーを検出する。 このシステムの絡み合い能力は、核スピン間の2キュービットベル状態の絡み合いと4キュービットグリーンベルガー・ホルン・ザイリンガー状態(GHZ)の生成によって検証され、GHZ状態の忠実度は88.5(2.3)%となる。 さらに、安定化器を用いて4ビット誤り検出回路を実行することにより、任意の単一ビット誤りを検出することに成功した。 パウリフレーム更新(PFU)を後処理で実行することにより、符号化されたベル状態絡み情報を取得する。 検出した誤差に基づいて,本システムにおける強バイアス雑音を同定する。 この結果は,シリコンスピン量子ビットにおけるFTQCに対する顕著な進歩を示す。

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