論文の概要: Logical CCZ state cultivation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.20591v1
• Date: Wed, 14 Oct 2026 17:58:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-15 21:06:16.298571
• Title: Logical CCZ state cultivation
• Title（参考訳）: 論理的CCZ状態培養
• Abstract要約: 本稿では,二変量三輪自転車(BT/BB)符号のCCZ状態生成のためのエンドツーエンドプロトコルを提案する。 我々の工場はBTコードに固有のカップ製品CCZゲートと2つの新しい材料を組み合わせている。 我々の最小工場の出力不忠実度目標では、CCZ当たりの時空コストは、T$状態の栽培よりも低い。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Logical CCZ states enable Toffoli gates, a central building block of fault-tolerant quantum arithmetic. We introduce an end-to-end protocol for direct CCZ-state preparation on bivariate tricycle and bicycle (BT/BB) codes. Our factory combines the cup-product CCZ gates native to BT codes with two novel ingredients, both enabled by engineering the logical coupling between BT and BB codes through projection-preserving lifts. Index-2 lifted BB ancillas enable selective $Z$-basis initialization, allowing the native cup-product gates to directly prepare two disjoint logical CCZ states. The prepared CCZ states are faithfully transferred to index-3 lifted BB memories with high code distance. We use decoder-based postselection to obtain high-fidelity output states with low overhead. We perform exact simulations of our factory under a circuit-level noise model motivated by neutral-atom hardware, obtaining joint infidelities of $1.84\times10^{-5}$ at $21.94\%$ acceptance and $4.10\times10^{-7}$ at $8.89\%$ acceptance for single-qubit, CZ, and CCZ error rates of $0.01\%$, $0.1\%$, and $0.5\%$, respectively. At the output-infidelity target of our smallest factory, its estimated spacetime cost per CCZ state is lower than that of $T$-state cultivation followed by CCZ conversion, providing an efficient route to logical CCZ states for fault-tolerant quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 論理CCZ状態は、フォールトトレラント量子算術の中心的なビルディングブロックであるトフォリゲートを有効にする。 本稿では,二変量三輪自転車(BT/BB)符号のCCZ状態生成のためのエンドツーエンドプロトコルを提案する。 当社の工場では,BTコードに固有のカップ製品CCZゲートと,BTコードとBBコード間の論理的結合をプロジェクション保存リフトを通じて工学的に実現した2つの新しい材料を組み合わせている。 Index-2リフトBBアンシラは選択的な$Z$バス初期化を可能にし、ネイティブカップ生成ゲートは2つの非結合論理CCZ状態を直接準備する。 準備されたCCZ状態は、コード距離の高いインデックス3リフトBBメモリに忠実に転送される。 オーバヘッドの少ない高忠実度出力状態を得るためにデコーダベースのポストセレクションを用いる。 我々は、中性原子ハードウェアによって動機付けられた回路レベルのノイズモデルの下で、工場の正確なシミュレーションを行い、1.84\times10^{-5}$が21.94\%$、4.10\times10^{-7}$が8.89\%$がシングルキュービット、CZ、CCZのエラーレート0.01\%$、0.1\%$が0.5\%$である。 我々の最小工場の出力不忠実度目標では、CCZ状態当たりの時空間コストは、T$状態の栽培とCCZ変換よりも低く、フォールトトレラント量子計算のための論理CCZ状態への効率的な経路を提供する。

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