論文の概要: Fast Unitary Preparation of Surface-Code Logical States on Neutral-Atom Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.20183v1
• Date: Mon, 27 Jul 2026 18:00:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-28 05:09:55.629547
• Title: Fast Unitary Preparation of Surface-Code Logical States on Neutral-Atom Hardware
• Title（参考訳）: 中性原子ハードウェア上での表面コード論理状態の高速一元生成
• Abstract要約: 我々は、中性原子に配向した表面コードパウリ固有状態の測定自由一元的調製法を提案する。 双方向安定化器拡張CNOTカスケードは、その中間線から奥行き$(d+3)/2$でパッチを成長させる。 各層は1つの集合原子移動にマップされ、続いて1つのグローバルなリドベルクパルスが続き、2つの層に1行ずつピックアップされる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.662106013549626
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Preparing logical states is a constantly recurring primitive at the start of any surface-code-based quantum computation. The standard measurement-based protocol is expensive on neutral atoms, since measurements are orders of magnitude slower than gates and, on single-zone architectures, additionally require shuttling the atoms to a readout zone. In this work, we present a measurement-free, unitary preparation of surface-code Pauli eigenstates tailored to neutral atoms. A bidirectional stabilizer-expanding CNOT cascade grows the patch from its middle line outward in depth $(d{+}3)/2$, while retaining fault distance $d$ in the protected error direction. Each layer maps to one collective atom move followed by a single global Rydberg pulse, with about one row pickup per two layers. We compile and simulate the resulting schedules with the open-source bloqade toolchain under a hardware-calibrated, circuit-level neutral-atom noise model. The bidirectional cascade achieves the lowest logical error rate at every distance, and is the only construction tested that operates below threshold for both logical states at the considered device-level noise.
• Abstract（参考訳）: 論理状態の準備は、表面符号ベースの量子計算の開始時に常に繰り返されるプリミティブである。 標準の測定ベースのプロトコルは、ゲートよりも桁違い遅いため、中性原子では高価であり、単一ゾーンのアーキテクチャでは、原子をリードアウトゾーンにシャットアウトする必要がある。 本研究では,中性原子に配向した表面符号パウリ固有状態の測定自由な一元的調製法を提案する。 双方向安定化器拡張CNOTカスケードは、その中間線から奥行き$(d{+}3)/2$でパッチを成長させ、保護されたエラー方向においてフォールト距離$d$を保持する。 各層は1つの集合原子移動にマップされ、続いて1つのグローバルなリドベルクパルスが続き、2つの層に1行ずつピックアップされる。 我々は、ハードウェアキャリブレーションされた回路レベルの中性原子ノイズモデルの下で、オープンソースのBloqadeツールチェーンで結果のスケジュールをコンパイルし、シミュレートする。 双方向カスケードは、各距離で最小の論理誤差率を達成し、考慮されたデバイスレベルのノイズにおいて、両方の論理状態に対してしきい値以下で動作する唯一の構成である。

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