論文の概要: Universal Fault Tolerance with Non-Transversal Clifford Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.08402v1
• Date: Thu, 09 Oct 2025 16:21:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-10 17:54:15.194526
• Title: Universal Fault Tolerance with Non-Transversal Clifford Gates
• Title（参考訳）: 非反転クリフォードゲートを用いたユニバーサル耐故障性
• Authors: Benjamin Anker, Milad Marvian,
• Abstract要約: 我々は、これまでのフラグガジェットに関する研究を、あらゆるクリフォード回路にフラグを付ける一般的なフレームワークに拡張した。 このフレームワークは、フラグを使用して選択された非横断的クリフォードゲートのフォールトトレラントな実現と並行して、$T$ゲートの実装を可能にする。 また,本手法をマジック状態準備,クリフォード回路を用いた一般状態準備,データシンドローム符号に適用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4870012761464388
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a scheme for the fault-tolerant implementation of arbitrary Clifford circuits. To achieve this, we extend previous work on flag gadgets for syndrome extraction to a general framework that flags any Clifford circuit. This framework opens new pathways toward universal fault tolerance by allowing transversal implementation of $T$ gates alongside fault-tolerant realization of selected non-transversal Clifford gates using flags. The construction we present allows a Clifford circuit consisting of $n$ two-qubit gates and $O(n)$ single-qubit gates acting upon physical qubits in a code of distance $d$ to be made fault tolerant to distance $d$ using $O(d^2 \log(nd^2\log n))$ ancilla qubits and $O(nd^2 \log(nd^2 \log n))$ extra CNOTs. Beyond asymptotic analysis, we demonstrate our construction by implementing the non-transversal logical Hadamard gate for the [[15,1,3]] code, which has transversal T, and compare to alternative approaches for universality using this code. We also apply our construction to magic-state preparation, general state preparation using Clifford circuits, and data-syndrome codes.
• Abstract（参考訳）: 任意のクリフォード回路のフォールトトレラントな実装法を提案する。 これを実現するために、我々は、これまでのフラグガジェットに関する研究を、あらゆるクリフォード回路にフラグを付ける一般的なフレームワークに拡張した。 このフレームワークは、フラグを使用して選択された非横断的クリフォードゲートのフォールトトレラント実現と並行して、$T$ゲートのトランスバーサル実装を可能にすることで、普遍的耐障害性への新たな経路を開く。 現在の構成では、$n$ 2-qubit ゲートと$O(n)$ 1-qubit ゲートからなるクリフォード回路が、距離$d$で物理量子ビットに作用し、距離$d$で耐障害性を持たせるために$O(d^2 \log(nd^2\log n))$ ancilla qubits と $O(nd^2 \log n))$ extra CNOTs を使用することができる。 漸近解析の他に, [[15,1,3]] コードに対して, [[15,1,3]] コードに対して非可逆論理的アダマールゲートを実装し, この符号を用いた普遍性に対する代替手法と比較することによって, 構成を実証する。 また,本手法をマジック状態準備,クリフォード回路を用いた一般状態準備,データシンドローム符号に適用する。

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