論文の概要: Multiqubit Rydberg Gates for Quantum Error Correction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.00843v1
• Date: Sun, 30 Nov 2025 11:26:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-02 19:46:34.448915
• Title: Multiqubit Rydberg Gates for Quantum Error Correction
• Title（参考訳）: 量子エラー補正のためのマルチキュービットライドバーグゲート
• Authors: David F. Locher, Josias Old, Katharina Brechtelsbauer, Jakob Holschbach, Hans Peter Büchler, Sebastian Weber, Markus Müller,
• Abstract要約: マルチキュービットRydbergゲートは、単一アドレス中性原子プラットフォームにおけるフォールトトレラント量子誤り訂正に有用である。 測定不要な量子誤り訂正プロトコルはCCZゲートを必要とし、対称および非対称な配置で配列された原子を解析する。 フロッケ符号の安定度測定に3量子ゲートを適用すると、競合する論理量子ビット性能が得られる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6722688350670627
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Multiqubit gates that involve three or more qubits are usually thought to be of little significance for fault-tolerant quantum error correction because single gate faults can lead to high-weight correlated errors. However, recent works have shown that multiqubit gates can be beneficial for measurement-free fault-tolerant quantum error correction and for fault-tolerant stabilizer readout in unrotated surface codes. In this work, we investigate multiqubit Rydberg gates that are useful for fault-tolerant quantum error correction in single-species neutral-atom platforms and can be implemented with a single, non-addressed laser pulse. We develop an open-source Python package to generate analytical, few-parameter pulses that implement the desired gates while minimizing gate errors due to Rydberg-state decay. The tool also allows us to identify parameter-optimal pulses, characterized by a minimal parameter count for the pulse ansatz. Measurement-free quantum error correction protocols require CCZ gates, which we analyze for atoms arranged in symmetric and asymmetric configurations. We investigate the performance of these schemes for various single-, two-, and three-qubit gate error rates, showing that break-even performance of measurement-free QEC is within reach of current hardware. Moreover, we study Floquet quantum error correction protocols that comprise two-body stabilizer measurements. Those can be realized using global three-qubit gates, and we show that this can lead to a significant reduction in shuttling operations. Simulations with realistic circuit-level noise indicate that applying three-qubit gates for stabilizer measurements in Floquet codes can yield competitive logical qubit performance in experimentally relevant error regimes.
• Abstract（参考訳）: 3つ以上の量子ビットを含むマルチキュービットゲートは、単一ゲートの故障が高重相関エラーにつながるため、フォールトトレラントな量子誤り訂正にはほとんど重要でないと考えられている。 しかし、近年の研究では、マルチキュービットゲートは測定不要なフォールトトレラントな量子誤り訂正や、回転しない曲面符号におけるフォールトトレラントなスタビライザーの読み出しに有用であることが示されている。 本研究では,単一種中原子プラットフォームにおけるフォールトトレラント量子誤り訂正に有用なマルチキュービットRydbergゲートについて検討する。 我々は,Rydberg状態崩壊によるゲートエラーを最小限に抑えつつ,所望のゲートを実装した解析的,数パラメータのパルスを生成する,オープンソースのPythonパッケージを開発した。 このツールはまた、パルスアンサッツのパラメータカウントが最小であるのが特徴であるパラメータ最適パルスを識別することを可能にする。 測定不要な量子誤り訂正プロトコルはCCZゲートを必要とし、対称および非対称な配置で配列された原子を解析する。 測定自由QECの性能が現在のハードウェアの範囲内であることを示すため, 単一, 2ビット, 3ビットのゲート誤り率に対するこれらのスキームの性能について検討した。 さらに,2体安定度測定を行うFloquet量子誤差補正プロトコルについて検討した。 これらをグローバルな3ビットゲートで実現し,シャットリング操作の大幅な削減につながることを示す。 リアルな回路レベルのノイズによるシミュレーションは、フロック符号の安定度測定に3量子ゲートを適用することで、実験的なエラー状態において競合論理量子性能が得られることを示している。

関連論文リスト

• Fault-Tolerant Stabilizer Measurements in Surface Codes with Three-Qubit Gates [1.351813974961217]
  回転しない曲面符号に対する安定化器測定回路は, 単一補助量子ビットと3量子ゲートを用いて耐故障性を示す。 これらのゲートにより、低い深さの回路が故障箇所を減らし、QECサイクル時間を短縮することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-10T17:54:23Z)
• Direct pulse-level compilation of arbitrary quantum logic gates on superconducting qutrits [36.30869856057226]
  任意のqubitおよびqutritゲートを高忠実度で実現でき、ゲート列の長さを大幅に削減できることを示す。 最適制御ゲートは少なくとも3時間ドリフトでき、同じ校正パラメータを全ての実装ゲートに利用できることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-07T22:15:43Z)
• Witnessing entanglement in trapped-ion quantum error correction under realistic noise [41.94295877935867]
  量子誤り補正(Quantum Error Correction, QEC)は、論理情報を複数の物理量子ビットに符号化することで冗長性を利用する。 トラップイオンプラットフォームで使用される2量子光シフトゲートの平均ゲート不忠実度を推定するために,詳細な顕微鏡誤差モデルを提案する。 次に、この現実的な誤差モデルを適用し、QECビルディングブロックとして機能する回路によって生成されるマルチパーティントの絡み合いを定量化する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-14T20:00:36Z)
• Measuring NISQ Gate-Based Qubit Stability Using a 1+1 Field Theory and Cycle Benchmarking [50.8020641352841]
  量子ハードウェアプラットフォーム上でのコヒーレントエラーを, サンプルユーザアプリケーションとして, 横フィールドIsing Model Hamiltonianを用いて検討した。 プロセッサ上の物理位置の異なる量子ビット群に対する、日中および日中キュービット校正ドリフトと量子回路配置の影響を同定する。 また,これらの測定値が,これらの種類の誤差をよりよく理解し,量子計算の正確性を評価するための取り組みを改善する方法についても論じる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-01-08T23:12:55Z)
• Software mitigation of coherent two-qubit gate errors [55.878249096379804]
  2量子ゲートは量子コンピューティングの重要な構成要素である。 しかし、量子ビット間の不要な相互作用(いわゆる寄生ゲート)は、量子アプリケーションの性能を低下させる。 寄生性2ビットゲート誤差を軽減するための2つのソフトウェア手法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-08T17:37:27Z)
• Measurement-Free Ultrafast Quantum Error Correction by Using Multi-Controlled Gates in Higher-Dimensional State Space [0.5937476291232802]
  本稿では,マルチコントロールゲートを用いて,実時間誤差の補正を行う手法を提案する。 トランスモンの最低3つのエネルギーレベルを用いてトフォリゲートを分解する。 エラー修正やアンシラキュービットのリセットに要する時間を大幅に短縮する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-31T21:44:14Z)
• Fault-tolerant parity readout on a shuttling-based trapped-ion quantum computer [64.47265213752996]
  耐故障性ウェイト4パリティチェック測定方式を実験的に実証した。 フラグ条件パリティ測定の単発忠実度は93.2(2)%である。 このスキームは、安定化器量子誤り訂正プロトコルの幅広いクラスにおいて必須な構成要素である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-13T20:08:04Z)
• Fault-tolerant measurement-free quantum error correction with multi-qubit gates [9.099365414925845]
  測定自由量子誤差補正(MFQEC)は、標準測定ベースのQECに代わるものである。 我々は,Steane符号の無測定変種に対する耐故障性(FT)の問題を再考する。 我々は,全ての単一ビット誤りに対して耐性を持つMFQEC回路を構築するが,それにもかかわらず,特定の相関誤差を許容することができない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-07-19T22:32:38Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。