論文の概要: Fault-tolerant quantum computing with a microwave Cat Bus
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.01111v1
- Date: Sun, 02 Aug 2026 09:16:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-04 15:07:25.085781
- Title: Fault-tolerant quantum computing with a microwave Cat Bus
- Title（参考訳）: マイクロ波キャットバスを用いたフォールトトレラント量子コンピューティング
- Abstract要約: ライドバーグ原子はマイクロ波キャットバスを介して共鳴的に絡み合っている」
Cat Busは1対多の$mathrmCZn$ゲートの並列実行をサポートし、クロストークを指数的に抑制する。
フォールトトレラント動作には,ネイティブキャット--atom $mathrmCZn$ gateを利用するハードウェア対応スケジューリング方式を開発する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.420387564717707
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The scalability of fault-tolerant neutral-atom quantum computers is constrained by the latency of shuttling with optical tweezers, imposing a stringent trade-off between qubit overhead and circuit depth in quantum algorithm compilation. Here we propose a hardware-efficient, shuttling-free architecture that achieves all-to-all connectivity. Remote Rydberg atoms are resonantly entangled through a microwave ``Cat Bus''---a cavity mode autonomously stabilized in a bosonic cat state. The Cat Bus natively supports the highly parallelized execution of one-to-many $\mathrm{CZ}^n$ gates with exponentially suppressed crosstalk. We derive the resulting cat--atom error channel from the underlying interactions and physical constraints. For fault-tolerant operation, we develop a hardware-aware scheduling scheme that exploits the native cat--atom $\mathrm{CZ}^{n}$ gate to construct a syndrome-extraction circuit with minimum depth. We benchmark the architecture using hypergraph-product (HGP) codes and estimate a 180-fold reduction in syndrome-extraction cycle time at $N=10^5$ data qubits compared with an atom-rearrangement-based architecture. Under matched two-qubit depolarizing noise, the corresponding error threshold increases from $0.55\%$ to $0.72\%$. Under the hardware-derived error model, we obtain a threshold of $0.80\%$, corresponding to a threshold cooperativity of $C_{\mathrm{th}}=7.8 \times 10^4$, compatible with experimentally accessible parameters for Rydberg-coupled microwave-cavity systems. By avoiding atom transport, the Cat Bus provides a route towards high-speed, fault-tolerant neutral-atom quantum computation.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラントな中性原子量子コンピュータのスケーラビリティは、光ツイーザーとのシャットリングの遅延によって制約され、量子アルゴリズムのコンパイルにおいて、キュービットオーバーヘッドと回路深さの間の厳密なトレードオフが生じる。
本稿では,全接続性を実現するハードウェア効率のよいシャットリングフリーアーキテクチャを提案する。
リモート・ライドバーグ原子は電子レンジ「キャットバス」を介して共鳴的に絡み合っており、空洞モードはボソニック・キャット状態で自律的に安定化している。
Cat Busは、指数的に抑制されたクロストークを持つ1対多の$\mathrm{CZ}^n$ゲートの高度に並列化された実行をネイティブにサポートする。
我々は、基礎となる相互作用と物理的制約から、結果として生じるキャット-原子エラーチャネルを導出する。
フォールトトレラント動作のために,本研究では,最小深度でシンドローム抽出回路を構築するために,ネイティブキャット-アトム$\mathrm{CZ}^{n}$ゲートを利用するハードウェア対応スケジューリング手法を開発した。
我々は、ハイパーグラフ生成(HGP)符号を用いてアーキテクチャをベンチマークし、原子配列に基づくアーキテクチャと比較して、シンドローム抽出サイクル時間の180倍を$N=10^5$のデータ量子ビットで推定する。
一致した2ビットの分極ノイズの下では、対応する誤差閾値は0.55\%$から0.72\%$に上昇する。
C_{\mathrm{th}}=7.8 \times 10^4$とRydberg結合マイクロ波キャビティシステムの実験的に利用できるパラメータとのしきい値の協調性に対応して、ハードウェア由来の誤差モデルにより、0.80\%$のしきい値を得る。
原子輸送を避けることで、キャットバスは高速でフォールトトレラントな中性原子量子計算への経路を提供する。
関連論文リスト
- The Gain-Engineered Transmon [68.89136228609398]
標準的なトランスモン・リードアウト共振器回路において,ノイズバイアス量子ビットを導入し,実験的に実現する。
本システムは,ハードウェア効率のよい量子エラー検出と修正手法のための単純なビルディングブロックとして利用するための道を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-08-26T17:00:42Z) - Dissipatively Stabilized 0-n Fock Qubits for Noise-Biased Quantum Computing [0.027998963147546147]
ノイズバイアス量子ビットはビットフリップ誤差を持ち、位相フリップ誤差に対して指数関数的に抑制される。
基底状態の情報を符号化することでノイズバイアスを抑える「0-n」フォック量子ビットアーキテクチャを提案する。
猫量子ビット上の制御Xゲートに対して,10～8ドルに近いビットフリップ確率が達成可能であることを数値的に示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-08-26T16:20:43Z) - Quantum-classical crossover in fault-tolerant quantum dynamics simulation [56.198154828333685]
我々は、コヒーレントな観測可能推定と非クリフォード回転の時空間効率実装を組み合わせたスケーラブルなフォールトトレラントフレームワークを提案する。
最先端テンソルネットワークと変分モンテカルロアルゴリズムに対するベンチマークでは、混合場イジングダイナミクスのための具体的なクロスオーバーが明らかにされている。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-07-17T16:54:25Z) - Fault-tolerant quantum computation with static atomic buses [0.0]
効率的な量子エラー補正とフォールトトレラント量子コンピューティングは、高忠実な長距離接続を必要とする。
本稿では,静的原子バス上に中性原子アーキテクチャを導入する。
このアーキテクチャは、約100usの論理ゲート時間と、コードd12の約1msの量子エラーサイクル距離を達成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-07-02T22:34:55Z) - ATLAS: Efficient Atom Rearrangement for Defect-Free Neutral-Atom Quantum Arrays Under Transport Loss [46.043413607980845]
ニュートラル原子量子コンピュータは、光学格子に配列された個別に閉じ込められた原子の量子ビットを符号化する。
アルゴリズムはランダムにロードされた$W times W$格子を欠陥のない$L times L$サブアレイに変換する。
アルゴリズムは, 対象次元の必要初期サイズの線形化と線形化を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-11-20T12:32:35Z) - Parametrized multiqubit gate design for neutral-atom based quantum platforms [0.0]
ゲートセットの巧妙な選択と設計は、量子回路の深さを減らし、量子アルゴリズムから得られる解の質を向上させることができる。
特にパラメタライズドゲートは、短期アルゴリズムと回路コンパイルの両方で使われている。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-29T15:47:19Z) - Hybrid cat-transmon architecture for scalable, hardware-efficient quantum error correction [32.49461339690516]
本研究では,ハイブリッドキャットトランスモン量子コンピューティングアーキテクチャの長期的展望について検討する。
消散性猫量子ビットはデータ量子ビットの役割を担い、エラーシンドロームはアシラリートランスモン量子ビットを用いて測定される。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-30T18:10:14Z) - Quantum error correction below the surface code threshold [107.92016014248976]
量子誤り訂正は、複数の物理量子ビットを論理量子ビットに結合することで、実用的な量子コンピューティングに到達するための経路を提供する。
本研究では, リアルタイムデコーダと統合された距離7符号と距離5符号の2つの面符号メモリを臨界閾値以下で動作させる。
以上の結果から,大規模なフォールトトレラント量子アルゴリズムの動作要件を実現する装置の性能が示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-24T23:08:50Z) - High-fidelity parallel entangling gates on a neutral atom quantum
computer [41.74498230885008]
最大60個の原子に99.5%の忠実度を持つ2量子エンタングリングゲートの実現を報告した。
これらの進歩は、量子アルゴリズム、誤り訂正回路、デジタルシミュレーションの大規模実装の基礎となった。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-11T18:00:04Z) - Building a fault-tolerant quantum computer using concatenated cat codes [44.03171880260564]
本稿では,外部量子誤り訂正符号を用いた猫符号に基づくフォールトトレラント量子コンピュータを提案する。
我々は、外符号が繰り返し符号か薄い矩形曲面符号である場合、量子誤差補正を数値的にシミュレートする。
約1,000の超伝導回路部品で、フォールトトレラントな量子コンピュータを構築することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-07T23:22:40Z) - Fault-tolerant Coding for Quantum Communication [71.206200318454]
ノイズチャネルの多くの用途でメッセージを確実に送信するために、回路をエンコードしてデコードする。
すべての量子チャネル$T$とすべての$eps>0$に対して、以下に示すゲートエラー確率のしきい値$p(epsilon,T)$が存在し、$C-epsilon$より大きいレートはフォールトトレラント的に達成可能である。
我々の結果は、遠方の量子コンピュータが高レベルのノイズの下で通信する必要があるような、大きな距離での通信やオンチップでの通信に関係している。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-15T15:10:50Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。