論文の概要: Computing with many encoded logical qubits beyond break-even

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.22211v1
• Date: Wed, 25 Feb 2026 18:59:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-26 18:19:16.96106
• Title: Computing with many encoded logical qubits beyond break-even
• Title（参考訳）: ブレークエクイティを超えた多くの符号化論理量子ビットによる計算
• Authors: Shival Dasu, Matthew DeCross, Andrew Y. Guo, Ali Lavasani, Jan Behrends, Asmae Benhemou, Yi-Hsiang Chen, Karl Mayer, Chris N. Self, Selwyn Simsek, Basudha Srivastava, M. S. Allman, Jake Arkinstall, Justin G. Bohnet, Nathaniel Q. Burdick, J. P. Campora, Alex Chernoguzov, Samuel F. Cooper, Robert D. Delaney, Joan M. Dreiling, Brian Estey, Caroline Figgatt, Cameron Foltz, John P. Gaebler, Alex Hall, Craig A. Holliman, Ali A. Husain, Akhil Isanaka, Colin J. Kennedy, Yuga Kodama, Nikhil Kotibhaskar, Nathan K. Lysne, Ivaylo S. Madjarov, Michael Mills, Alistair R. Milne, Brian Neyenhuis, Annie J. Park, Anthony Ransford, Adam P. Reed, Steven J. Sanders, Charles H. Baldwin, David Hayes, Ben Criger, Andrew C. Potter, David Amaro,
• Abstract要約: 高速量子誤り訂正(英語版)(QEC)符号は、与えられた物理量子ビット数の多くの論理量子ビットを符号化する。 我々は、符号化されていない計算を高速で上回る計算を実演する。 高速QED/QEC符号が、近距離計算のために現代の量子コンピュータで有効であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2694967390354854
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-rate quantum error correcting (QEC) codes encode many logical qubits in a given number of physical qubits, making them promising candidates for quantum computation. Implementing high-rate codes at a scale that both frustrates classical computing and improves performance by encoding requires both high fidelity gates and long-range qubit connectivity -- both of which are offered by trapped-ion quantum computers. Here, we demonstrate computations that outperform their unencoded counterparts in the high-rate $[[ k+2,\, k,\, 2 ]]$ iceberg quantum error detecting (QED) and $[[ (k_2 + 2)(k_1 + 2),\, k_2k_1,\, 4 ]]$ two-level concatenated iceberg QEC codes, using the 98-qubit Quantinuum Helios trapped-ion quantum processor. Utilizing new gadgets for encoded operations, we realize this "beyond break-even" performance with reasonable postselection rates across a range of fault-tolerant (FT) and partially-fault-tolerant (pFT) component and application benchmarks with between $48$ and $94$ logical qubits. These benchmarks include FT state preparation and measurement, QEC cycle benchmarking, logical gate benchmarking, GHZ state preparation, and a pFT quantum simulation of the three-dimensional $XY$ model of quantum magnetism. Additionally, we illustrate that postselection rates can be suppressed by increasing the code distance via concatenation. Our results represent state-of-the-art logical component and state fidelities and provide evidence that high-rate QED/QEC codes are viable on contemporary quantum computers for near-term beyond-classical-scale computation.
• Abstract（参考訳）: 高速量子誤り訂正(英語版)(QEC)符号は、与えられた物理量子ビット数の多くの論理量子ビットを符号化し、量子計算の候補候補となる。 古典的コンピューティングをフラストレーションし、エンコーディングによってパフォーマンスを向上させるスケールでハイレートコードを実装するには、高忠実度ゲートと長距離量子ビット接続の両方が必要です。 ここでは, ハイレートな$[[k+2,\, k,\, 2 ]]$ iceberg quantum error detection (QED) and $[[(k_2 + 2)(k_1 + 2),\, k_2k_1,\, 4 ]]$ two-level concatenated iceberg QEC codes, using the 98-qubit Quantinuum Helios trapped-ion quantum processor。 コード化された操作のための新しいガジェットを利用することで、この「ブレーク・エクイティ」のパフォーマンスは、フォールトトレラント(FT)とパーシャル・フォールト・トレラント(pFT)コンポーネントおよびアプリケーションベンチマークの幅で、論理量子ビットが480ドルから940ドルの間、合理的なポストセレクションレートで実現します。 これらのベンチマークには、FT状態の準備と測定、QECサイクルのベンチマーク、論理ゲートのベンチマーク、GHZ状態の準備、量子磁気学の3次元モデルであるXY$のpFT量子シミュレーションが含まれる。 さらに,結合によって符号距離を増大させることにより,ポストセレクション率を抑えることができることを示す。 この結果は、最先端の論理的要素と状態忠実さを表現し、最先端のQED/QEC符号が現代量子コンピュータ上でほぼ古典的規模での計算に有効であることを示すものである。

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