論文の概要: Genuine Multipartite Entanglement between Logical Qubits via Cross-Code Lattice Surgery
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.04227v1
- Date: Sun, 05 Jul 2026 11:01:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-07 22:26:29.871058
- Title: Genuine Multipartite Entanglement between Logical Qubits via Cross-Code Lattice Surgery
- Title（参考訳）: クロスコード格子手術による論理ビット間の遺伝子多部絡み合い
- Authors: Alex Steiner, Tomasz Andrzejewski, Phila Rembold, Hendrik Poulsen Nautrup, Christian D. Marciniak, Robert Freund, Ivan Pogorelov, Thomas Monz, Philipp Schindler, Marcel Meyer, Nicolai Friis,
- Abstract要約: トラップイオン量子プロセッサにおける真の論理的多部絡みの発生と証明について報告する。
ゲートセットは2つの異なるコードにまたがる格子手術によってアクセスされる。
これらのデモでは、フォールトトレラント量子計算のためのアーキテクチャのコアビルディングブロックが紹介されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.34286994433699663
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Universal quantum computers are expected to generate arbitrary complex quantum states of logical qubits encoded in many physical qubits. This capability hinges on a fault-tolerantly implemented universal gate set, which no single quantum error-correction code admits transversally but which becomes accessible by joining complementary codes via lattice surgery. Here we report on the experimental generation and certification of logical genuine multipartite entanglement in a trapped-ion quantum processor using a transversally implemented universal logical gate set. The gate set is accessed via lattice surgery across two different codes and comprises a Hadamard gate on a four-qubit surface code and a doubly controlled Pauli-$Z$ ($\overline{\mathrm{CCZ}}$) gate on an eight-qubit 3D colour code. To showcase this lattice-surgery toolbox, we generate both stabiliser (Greenberger-Horne-Zeilinger) and non-stabiliser ($|\overline{\mathrm{CCZ}}\rangle$) states of three logical qubits and verify their genuine multipartite entanglement--a form of correlation beyond statistical mixtures of bipartite entanglement across any bipartition. We further use these cross-code primitives to demonstrate arbitrary rotations of single logical qubits via a $\overline{\mathrm{CCZ}}$-based resource gadget accessing the full universal gate set through lattice surgery. Together, these demonstrations showcase the core building blocks of an architecture for fault-tolerant quantum computation and its ability to generate complex logical quantum states.
- Abstract（参考訳）: 普遍量子コンピュータは、多くの物理量子ビットで符号化された論理量子ビットの任意の複雑な量子状態を生成することが期待されている。
この機能は、フォールトトレラントに実装されたユニバーサルゲートセットをベースとしており、単一の量子誤り訂正符号はトランスバース的に認めないが、格子手術を通じて補完符号を結合することでアクセスできるようになる。
本稿では,超越的に実装された普遍論理ゲートセットを用いて,トラップイオン量子プロセッサにおける論理真の多部絡み合いの実験的生成と証明について報告する。
ゲートセットは格子式で2つの異なるコードにまたがってアクセスされ、4ビットの曲面コードにアダマールゲート、そして8ビットの3Dカラーコードに2倍に制御されたPauli-$Z$($\overline{\mathrm{CCZ}}$)ゲートを含む。
この格子外科用ツールボックスを展示するために、我々は3つの論理量子ビットの状態の安定化器(Greenberger-Horne-Zeilinger)と非安定化器(|\overline{\mathrm{CCZ}}\rangle$)の両方を生成し、それらの真の多重部分的絡み合わせを検証する。
さらに、これらのクロスコードプリミティブを使用して、格子手術によって設定された全普遍ゲートにアクセスする$\overline{\mathrm{CCZ}}$ベースのリソースガジェットを介して、単一論理量子ビットの任意の回転を示す。
これらのデモンストレーションは、フォールトトレラント量子計算のアーキテクチャの中核となる構成要素と、複雑な論理量子状態を生成する能力を示している。
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