論文の概要: Universal Weakly Fault-Tolerant Quantum Computation via Code Switching in the [[8,3,2]] Code
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.15610v1
- Date: Mon, 16 Mar 2026 17:57:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-17 18:28:58.722578
- Title: Universal Weakly Fault-Tolerant Quantum Computation via Code Switching in the [[8,3,2]] Code
- Title（参考訳）: 符号スイッチングによる[8,3,2]符号の弱弱フォールトトレラント量子計算
- Authors: Shixin Wu, Dawei Zhong, Todd A. Brun, Daniel A. Lidar,
- Abstract要約: 我々は,$[[8, 3, 2]]の2つのバージョン間のフォールトトレラントなコードスイッチングプロトコルを提案する。
1つのバージョンはフォールトトレラントなシングルキュービットクリフォードゲートをサポートし、もう1つは論理的な$overlinemathrmCCZ$ゲートをサポートする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5024443617567174
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Code-switching offers a route to universal, fault-tolerant quantum computation by circumventing the limitation implied by the Eastin-Knill theorem against a universal transversal gate set within a single quantum code. Here, we present a fault-tolerant code-switching protocol between two versions of the $[[8, 3, 2]]$ code. One version supports weakly fault-tolerant single-qubit Clifford gates, while the other supports a logical $\overline{\mathrm{CCZ}}$ gate via transversal $T/T^\dagger$ together with logical $\overline{\mathrm{CZ}}$, $\overline{\mathrm{CNOT}}$, and $\overline{\mathrm{SWAP}}$ gates. Because both codes have distance 2, the protocol operates in a postselected, error-detecting regime: single faults lead to detectable outcomes, and accepted runs exhibit quadratic suppression of logical error rates. This yields a universal scheme for postselected fault-tolerant computation. We validate the protocol numerically through simulations of state preparation, code switching, and a three-logical-qubit implementation of Grover's search.
- Abstract（参考訳）: コードスイッチングは、単一量子コード内の普遍的超越ゲートセットに対して、Eastin-Knill定理による制限を回避し、普遍的でフォールトトレラントな量子計算への経路を提供する。
ここでは、$[8, 3, 2]]の2つのバージョン間のフォールトトレラントなコードスイッチングプロトコルを示す。
1つのバージョンは弱いフォールトトレラントなシングルキュービットのCliffordゲートをサポートし、もう1つは論理的な$\overline{\mathrm{CCZ}}$ gate via transversal $T/T^\dagger$ with logical $\overline{\mathrm{CZ}}$, $\overline{\mathrm{CNOT}}$, $\overline{\mathrm{SWAP}}$ gatesをサポートする。
どちらの符号も距離2であるため、プロトコルはポストセレクトされたエラー検出方式で動作し、単一故障は検出可能な結果をもたらし、受け入れられた実行は論理的エラー率を2次的に抑制する。
これにより、ポストセレクトされたフォールトトレラント計算の普遍的なスキームが得られる。
提案プロトコルは,状態準備,コードスイッチング,Groverの探索の3次元量子ビット実装のシミュレーションにより,数値的に検証する。
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