論文の概要: Error-detectable Universal Control for High-Gain Bosonic Quantum Error Correction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.21838v1
• Date: Thu, 29 Jan 2026 15:17:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-30 16:22:49.927664
• Title: Error-detectable Universal Control for High-Gain Bosonic Quantum Error Correction
• Title（参考訳）: 高利得ボゾン量子誤差補正のための誤り検出可能なユニバーサル制御
• Authors: Weizhou Cai, Zi-Jie Chen, Ming Li, Qing-Xuan Jie, Xu-Bo Zou, Guang-Can Guo, Luyan Sun, Chang-Ling Zou,
• Abstract要約: 現在のQECで保護されている論理量子ビットは、それらの最高の物理成分の約2倍のコヒーレンス時間しか達成されていない。 本研究では, ボソニックモードの誤り検出可能なユニバーサル制御を導入し, アンシラ緩和現象を検出し, 対応する軌道を破棄する。 二項符号の場合、フィデリティが99.6%以上、QECの利益が8.33倍を超えるユニバーサルゲートを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.756531283468077
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Protecting quantum information through quantum error correction (QEC) is a cornerstone of future fault-tolerant quantum computation. However, current QEC-protected logical qubits have only achieved coherence times about twice those of their best physical constituents. Here, we show that the primary barrier to higher QEC gains is ancilla-induced operational errors rather than intrinsic cavity coherence. To overcome this bottleneck, we introduce error-detectable universal control of bosonic modes, wherein ancilla relaxation events are detected and the corresponding trajectories discarded, thereby suppressing operational errors on logical qubits. For binomial codes, we demonstrate universal gates with fidelities exceeding $99.6\%$ and QEC gains of $8.33\times$ beyond break-even. Our results establish that gains beyond $10\times$ are achievable with state-of-the-art devices, establishing a path toward fault-tolerant bosonic quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 量子エラー補正(QEC)による量子情報保護は、将来のフォールトトレラント量子計算の基礎となる。 しかし、現在のQECで保護されている論理量子ビットは、それらの最高の物理成分の約2倍のコヒーレンス時間しか達成されていない。 そこで本研究では,QEC上昇に対する主な障壁は,内因性空洞コヒーレンスではなく,アシラによる手術ミスであることを示す。 このボトルネックを克服するため, ボソニックモードの誤り検出可能なユニバーサル制御を導入し, アンシラ緩和イベントを検出し, 対応する軌道を破棄し, 論理量子ビット上での動作誤差を抑制する。 二項符号の場合、フィデリティが99.6\%を超える普遍ゲートと、QECの利益が8.33\times$を超えることを実証する。 我々の結果は、10ドルを超えるゲインが最先端のデバイスで達成可能であることを証明し、フォールトトレラントなボソニック量子コンピューティングへの道筋を確立した。

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