論文の概要: Scaling roadmap for modular trapped-ion QEC and lattice-surgery teleportation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.20435v1
• Date: Tue, 23 Dec 2025 15:24:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-24 19:17:49.921468
• Title: Scaling roadmap for modular trapped-ion QEC and lattice-surgery teleportation
• Title（参考訳）: モジュラートラップイオンQECと格子サージェリーテレポーテーションのスケーリングロードマップ
• Authors: César Benito, Alfredo Ricci Vasquez, Jonathan Home, Karan K. Mehta, Thomas Monz, Markus Müller, Alejandro Bermudez,
• Abstract要約: 三角カラーコード用に設計されたモジュラー量子誤り訂正プロトコルのスケーリングに関するフットプリントスタディを提案する。 我々は、捕捉されたイオンに基づいて、様々な可能なアーキテクチャの性能を比較する。 我々の分析は、これらの短期的トラップイオンアーキテクチャにおいて、モジュラーカラーコードテレポーテーションが実現可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.44382073365151
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a footprint study for the scaling of modular quantum error correction (QEC) protocols designed for triangular color codes, including a lattice-surgery-based logical teleportation gadget, and compare the performance of various possible architectures based on trapped ions. The differences in these architectures arise from the technology that enables the connectivity between physical qubits and the modularity required for the QEC gadgets, which is either based on laser-beam deflectors focused to independent modules hosting mid-size ion crystals, or integrated photonics guided to segmented modules of the trap and allowing for the manipulation of smaller ion crystals. Our approach integrates the transpilation of the QEC gadgets into native trapped-ion primitives and a detailed account of the specific laser addressing and ion transport leading to different amounts of crosstalk errors, motional excitation and idle qubit errors. Combining a microscopically-informed noise model with an efficient Pauli-frame simulator and different scalable decoders, we assess the near-term performance of the color-code memory and teleportation protocols on these architectures. Our analysis demonstrates that modular color-code teleportation is achievable in these near-term trapped-ion architectures, and identifies the integrated-photonics connectivity as the most promising route for longer-term scaling.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、格子サージェリーに基づく論理的テレポーテーションガジェットを含む三角形カラーコード用に設計されたモジュラー量子誤り訂正(QEC)プロトコルのスケーリングに関するフットプリント研究を行い、捕捉されたイオンに基づく様々なアーキテクチャの性能の比較を行う。 これらのアーキテクチャの違いは、物理的量子ビットとQECガジェットに必要なモジュラリティの接続を可能にする技術から生じており、これは中サイズのイオン結晶をホストする独立したモジュールに焦点をあてたレーザービーム偏向器、またはトラップのセグメント化されたモジュールに導かれる集積フォトニクスに基づいており、より小さなイオン結晶の操作を可能にする。 提案手法では,QEC ガジェットをネイティブなトラップイオンプリミティブにトランスパイルし,特定のレーザーアドレッシングおよびイオン輸送の詳細な説明を行い,クロストークエラー,運動励起,アイドル量子ビットエラーの量を変化させる。 マイクロインフォームドノイズモデルと効率のよいパウリフレームシミュレータと異なるスケーラブルデコーダを組み合わせることで,これらのアーキテクチャ上でのカラーコードメモリとテレポーテーションプロトコルの短期的性能を評価する。 解析により,これらの短期的トラップイオンアーキテクチャにおいて,モジュラカラーコードテレポーテーションが実現可能であることを示すとともに,統合フォトニクス接続を長期スケーリングの最も有望な経路として認識する。

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