論文の概要: A superconducting surface-code processor with lattice-surgery logical operations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.06598v1
- Date: Thu, 04 Jun 2026 18:00:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-08 14:33:29.39284
- Title: A superconducting surface-code processor with lattice-surgery logical operations
- Title（参考訳）: 格子サージェリー論理演算をもつ超伝導表面符号プロセッサ
- Authors: Yanzhe Wang, Fanhao Shen, Haipeng Xie, Aosai Zhang, Yu Gao, Chuanyu Zhang, Xuhao Zhu, Feitong Jin, Yiren Zou, Ning Wang, Zhengyi Cui, Zehang Bao, Zitian Zhu, Jiarun Zhong, Gongyu Liu, Jia-Nan Yang, Yihang Han, Yiyang He, Jiayuan Shen, Han Wang, Jiahua Huang, Xinrong Zhang, Sailang Zhou, Hang Dong, Jinfeng Deng, Yaozu Wu, Zixuan Song, Hekang Li, Zhen Wang, Chao Song, Qiujiang Guo, Pengfei Zhang, H. Wang, Ying Li,
- Abstract要約: 超伝導プロセッサ上での2対の3面符号論理量子ビット間の格子-サージェリー演算の実験的実現について述べる。
我々は、誤り訂正された論理状態の忠実度を介して、真に二分項の絡み合いを確認し、論理ベル状態の確定的な準備を行う。
さらに2ビットのDeutsch-Jozsaアルゴリズムを論理レベルで実行し、フォールトトレラントフレームワークにおけるアルゴリズムの有用性を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.298176899530029
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Fault-tolerant logical operations are fundamental for scalable quantum computation. Here, we report the experimental realization of lattice-surgery operations between a pair of distance-three surface-code logical qubits on a planar superconducting processor. During repeated syndrome extraction cycles, the logical qubits exhibit per-cycle error rates of $0.0365(2)$ and $0.0282(1)$, respectively, after leakage events are rejected. By leveraging joint initialization and lattice splitting, we deterministically prepare a logical Bell state, confirming genuine bipartite entanglement via the error-corrected logical state fidelity. We further execute a two-qubit Deutsch-Jozsa algorithm at the logical level to demonstrate algorithmic utility in a fault-tolerant framework. Finally, to achieve universal control, we implement magic-state injection and gate teleportation to realize continuous non-Clifford rotations about the logical $X$ axis. For the logical $R_{X}(π/4)$ gate, we achieve a logical gate fidelity of $0.943_{-9}^{+10}$ conditioned on the absence of detected errors. These results establish lattice surgery as a practical and versatile paradigm for logical computation in near-term surface-code architectures, representing a critical milestone toward scalable fault-tolerant quantum advantage in superconducting circuits.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラントな論理演算はスケーラブルな量子計算の基本である。
本稿では,平面超伝導プロセッサ上での1対の3次元表面符号論理量子ビット間の格子-サージェリング動作を実験的に実現したことを報告する。
繰り返しのシンドローム抽出サイクルにおいて、論理量子ビットはリークイベントが拒否された後、それぞれ0.0365(2)$と0.0282(1)$のサイクルエラー率を示す。
結合初期化と格子分割を利用して論理ベル状態を確定的に作成し、誤り訂正された論理状態の忠実度を介して真に二部構造が絡み合うことを確認する。
さらに2ビットのDeutsch-Jozsaアルゴリズムを論理レベルで実行し、フォールトトレラントフレームワークにおけるアルゴリズムの有用性を実証する。
最後に,論理的な$X$軸について連続的な非クリフォード回転を実現するために,マジックステートインジェクションとゲートテレポーテーションを実装した。
論理的な$R_{X}(π/4)$ゲートに対して、検出された誤差がない場合に条件付けられた$0.943_{-9}^{+10}$論理ゲート忠実度を達成する。
これらの結果は、高温超伝導回路におけるスケーラブルなフォールトトレラント量子優位への重要なマイルストーンとして、短期表面コードアーキテクチャにおける論理計算の実用的で汎用的なパラダイムとして格子手術を確立した。
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