ফ্র্যাক্টাল টপোলজিক্যাল কোড সহ কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন

ফ্র্যাক্টাল টপোলজিক্যাল কোড সহ কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন

অর্পিত দুয়া1, টমাস জোচিম-ও'কনর2,3, এবং গুয়ানিউ ঝু2,3

1পদার্থবিদ্যা বিভাগ এবং কোয়ান্টাম তথ্য ও বিষয়ের জন্য ইনস্টিটিউট, ক্যালিফোর্নিয়া ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি, পাসাডেনা, CA 91125 USA
2IBM Quantum, IBM TJ Watson Research Center, Yorktown Heights, NY 10598 USA
3IBM Almaden Research Center, San Jose, CA 95120 USA

এই কাগজ আকর্ষণীয় খুঁজুন বা আলোচনা করতে চান? স্কাইটে বা স্কাইরেটে একটি মন্তব্য দিন.

বিমূর্ত

সম্প্রতি, হাউসডর্ফ ডাইমেনশন $2+এপসিলন$ সহ ফ্র্যাক্টাল জালির উপর একটি শ্রেণী ফ্র্যাক্টাল সারফেস কোড (FSCs) তৈরি করা হয়েছে, যা একটি ত্রুটি-সহনশীল নন-ক্লিফোর্ড CCZ গেট স্বীকার করে।1]। আমরা ফল্ট-সহনশীল কোয়ান্টাম স্মৃতি হিসাবে এই জাতীয় FSC-এর কার্যকারিতা তদন্ত করি। আমরা প্রমাণ করি যে হাউসডর্ফ ডাইমেনশন $2+এপসিলন$ সহ FSC-তে বিট-ফ্লিপ এবং ফেজ-ফ্লিপ ত্রুটির জন্য নন-জিরো থ্রেশহোল্ড সহ ডিকোডিং কৌশল রয়েছে। বিট-ফ্লিপ ত্রুটির জন্য, আমরা সুইপ ডিকোডারকে মানিয়ে নিই, যা নিয়মিত 3D সারফেস কোডে স্ট্রিং-সদৃশ সিনড্রোমের জন্য তৈরি করা হয়েছে, ফ্র্যাক্টাল ল্যাটিসের গর্তের সীমানায় উপযুক্ত পরিবর্তন ডিজাইন করে FSC-তে। FSC-এর জন্য সুইপ ডিকোডারের আমাদের অভিযোজন তার স্ব-সংশোধনী এবং একক-শট প্রকৃতি বজায় রাখে। ফেজ-ফ্লিপ ত্রুটির জন্য, আমরা পয়েন্টের মতো সিন্ড্রোমের জন্য ন্যূনতম-ওজন-পারফেক্ট-ম্যাচিং (MWPM) ডিকোডার ব্যবহার করি। হাউসডর্ফ ডাইমেনশন $D_Happrox.1.7 $ পরেরটিকে ফ্র্যাক্টাল ল্যাটিসে কনফিনমেন্ট-হিগস ট্রানজিশনের ক্রিটিক্যাল পয়েন্টের নিচের বাউন্ডে ম্যাপ করা যেতে পারে, যা হাউসডর্ফ ডাইমেনশনের মাধ্যমে টিউন করা যায়।

স্থানীয় মিথস্ক্রিয়া এবং উচ্চ ত্রুটি-সংশোধন থ্রেশহোল্ডের কারণে টপোলজিকাল কোডগুলি ত্রুটি-সংশোধনকারী কোডগুলির একটি গুরুত্বপূর্ণ শ্রেণী। অতীতে, এই কোডগুলি $D$-মাত্রিক নিয়মিত জালির উপর ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে যা ম্যানিফোল্ডের টেসেলেশনের সাথে সম্পর্কিত। আমাদের কাজ হল ত্রুটি সংশোধন প্রোটোকল এবং ফ্র্যাক্টাল ল্যাটিসেস ডিকোডারগুলির প্রথম অধ্যয়ন, যা ত্রুটি-সহনশীল সর্বজনীন কোয়ান্টাম গণনার জন্য স্থান-কালের ওভারহেডকে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে। আমরা ফ্র্যাক্টাল জালিতে সমস্ত দৈর্ঘ্যের স্কেলে গর্তের উপস্থিতিতে ডিকোডিংয়ের চ্যালেঞ্জটি কাটিয়ে উঠি। বিশেষ করে, আমরা ফ্র্যাক্টাল জালিতে বিন্দু-সদৃশ এবং স্ট্রিং-সদৃশ সিন্ড্রোমের জন্য সম্ভাব্যভাবে অ-শূন্য ত্রুটি সংশোধন থ্রেশহোল্ড সহ ডিকোডার উপস্থাপন করি। লক্ষণীয়ভাবে, স্ট্রিং-সদৃশ সিন্ড্রোমগুলির জন্য স্ব-সংশোধন এবং একক-শট সংশোধনের পছন্দসই বৈশিষ্ট্যগুলি এখনও আমাদের ডিকোডিং স্কিমে বজায় রাখা হয়েছে, এমনকি যখন ফ্র্যাক্টাল মাত্রা দুটির কাছাকাছি আসে। এই জাতীয় বৈশিষ্ট্যগুলি কেবলমাত্র ত্রিমাত্রিক (বা উচ্চতর) কোডগুলিতেই সম্ভব বলে মনে করা হয়েছিল।

► বিবিটেক্স ডেটা

। তথ্যসূত্র

[1] গুয়ানিউ ঝু, টমাস জোচিম-ও'কনর এবং অর্পিত দুয়া। "টপোলজিক্যাল অর্ডার, কোয়ান্টাম কোড এবং ফ্র্যাক্টাল জ্যামিতিতে কোয়ান্টাম গণনা" (2021)।
https://​doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.3.030338

[2] এসবি ব্রাভি এবং এ ইউ। কিতায়েভ। "সীমানা সহ একটি জালিতে কোয়ান্টাম কোড" (1998)। arXiv:quant-ph/9811052.
আরএক্সিভ: কোয়ান্ট-পিএইচ / 9811052

[3] আলেক্সি ওয়াই কিতায়েভ। "চ্যুতি-সহনশীল কোয়ান্টাম কম্পিউটেশন by anyons"। পদার্থবিজ্ঞানের ইতিহাস 303, 2–30 (2003)।
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0003-4916(02)00018-0

[4] এরিক ডেনিস, আলেক্সি কিতায়েভ, অ্যান্ড্রু ল্যান্ডাহল এবং জন প্রেসকিল। "টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম মেমরি"। জার্নাল অফ ম্যাথমেটিকাল ফিজিক্স 43, 4452–4505 (2002)।
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1499754

[5] এইচ. বোম্বিন এবং এমএ মার্টিন-ডেলগাডো। "টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম পাতন"। শারীরিক পর্যালোচনা পত্র 97 (2006)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.97.180501

[6] অস্টিন জি. ফাউলার, ম্যাটিও মারিয়ান্টোনি, জন এম মার্টিনিস এবং অ্যান্ড্রু এন. ক্লেল্যান্ড। "সারফেস কোড: ব্যবহারিক বড়-স্কেল কোয়ান্টাম গণনার দিকে"। শারীরিক পর্যালোচনা A 86 (2012)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.86.032324

[7] সের্গেই ব্রাভি এবং রবার্ট কোনিগ। "স্থানীয় স্টেবিলাইজার কোডের জন্য টপোলজিক্যালি সুরক্ষিত গেটের শ্রেণীবিভাগ"। শারীরিক পর্যালোচনা পত্র 110 (2013)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.110.170503

[8] টমাস জোচিম-ও'কনর, আলেকসান্ডার কুবিকা এবং থিওডোর জে ইয়োডার। "স্ট্যাবিলাইজার কোডের বিচ্ছিন্নতা এবং ত্রুটি-সহনশীল লজিক্যাল গেটগুলির সীমাবদ্ধতা"। ফিজ। Rev. X 8, 021047 (2018)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিআরএক্সএক্স .8.021047 XNUMX

[9] সের্গেই ব্রাভি এবং আলেক্সি কিতায়েভ। "আদর্শ ক্লিফোর্ড গেটস এবং গোলমাল অ্যানসিলাস সহ সর্বজনীন কোয়ান্টাম গণনা"। ফিজ। রেভ. A 71, 022316 (2005)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 71.022316

[10] ড্যানিয়েল লিটিনস্কি। "সারফেস কোডের একটি খেলা: ল্যাটিস সার্জারির সাথে বড় আকারের কোয়ান্টাম কম্পিউটিং"। কোয়ান্টাম 3, 128 (2019)।
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-03-05-128

[11] মাইকেল এ লেভিন এবং জিয়াও-গ্যাং ওয়েন। "স্ট্রিং-নেট ঘনীভবন: টপোলজিকাল পর্যায়গুলির জন্য একটি শারীরিক প্রক্রিয়া"। ফিজ। রেভ. বি 71, 045110 (2005)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিআরবিবি 71.045110

[12] রবার্ট কোয়েনিগ, গ্রেগ কুপারবার্গ এবং বেন ডব্লিউ রিচার্ড। "তুরায়েভ-ভিরো কোড সহ কোয়ান্টাম গণনা"। পদার্থবিজ্ঞানের ইতিহাস 325, 2707–2749 (2010)।
https://​doi.org/​10.1016/​j.aop.2010.08.001

[13] অ্যালেক্সিস স্কোট, গুয়ানিউ ঝু, ল্যান্ডার বার্গেলম্যান এবং ফ্রাঙ্ক ভারস্ট্রেট। "সর্বজনীন ফিবোনাচি টুরায়েভ-ভিরো কোডের জন্য কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন থ্রেশহোল্ড"। ফিজ। রেভ. X 12, 021012 (2022)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিআরএক্সএক্স .12.021012 XNUMX

[14] গুয়ানিউ ঝু, আলি লাভসানি এবং মাইসাম বারকেশলি। "ধ্রুবক-গভীর একক সার্কিটের মাধ্যমে টপোলজিক্যালি এনকোডেড কিউবিটগুলিতে ইউনিভার্সাল লজিক্যাল গেটস"। ফিজ। রেভ. লেট। 125, 050502 (2020)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .125.050502

[15] আলী লাভসানি, গুয়ানিউ ঝু এবং মাইসাম বারকেশলি। "ধ্রুবক ওভারহেড সহ সর্বজনীন লজিক্যাল গেটস: হাইপারবোলিক কোয়ান্টাম কোডের জন্য তাত্ক্ষণিক ডেহন টুইস্ট"। কোয়ান্টাম 3, 180 (2019)।
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-08-26-180

[16] গুয়ানিউ ঝু, আলি লাভসানি এবং মাইসাম বারকেশলি। "তাত্ক্ষণিক বিনুনি এবং টপোলজিকভাবে আদেশযুক্ত রাজ্যে ডিহন টুইস্ট"। ফিজ। রেভ. বি 102, 075105 (2020)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিআরবিবি 102.075105

[17] গুয়ানিউ ঝু, মোহাম্মদ হাফেজি এবং মাইসাম বারকেশলি। "কোয়ান্টাম অরিগামি: কোয়ান্টাম কম্পিউটেশন এবং টপোলজিক্যাল অর্ডার পরিমাপের জন্য ট্রান্সভার্সাল গেটস"। ফিজ। রেভ. রিসার্চ 2, 013285 (2020)।
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.2.013285

[18] আলেকসান্ডার কুবিকা, বেনি ইয়োশিদা এবং ফার্নান্দো পাস্তাওস্কি। "রঙের কোড উন্মোচন করা"। পদার্থবিদ্যার নিউ জার্নাল 17, 083026 (2015)।
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​8/​083026

[19] মাইকেল ভাসমার এবং ড্যান ই ব্রাউন। "ত্রি-মাত্রিক পৃষ্ঠ কোড: ট্রান্সভার্সাল গেটস এবং ফল্ট-সহনশীল আর্কিটেকচার"। শারীরিক পর্যালোচনা A 100, 012312 (2019)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 100.012312

[20] হেক্টর বোম্বিন। "গেজ কালার কোড: টপোলজিকাল স্টেবিলাইজার কোডে সর্বোত্তম ট্রান্সভার্সাল গেট এবং গেজ ফিক্সিং"। নিউ জে. ফিজ. 17, 083002 (2015)।
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​8/​083002

[21] হেক্টর বোম্বিন। "একক-শট ফল্ট-সহনশীল কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন"। ফিজ। Rev. X 5, 031043 (2015)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিআরএক্সএক্স .5.031043 XNUMX

[22] আলেকসান্ডার কুবিকা এবং জন প্রেসকিল। "টপোলজিক্যাল কোডের জন্য প্রমাণযোগ্য থ্রেশহোল্ড সহ সেলুলার-অটোমেটন ডিকোডার"। ফিজ। রেভ. লেট। 123, 020501 (2019)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .123.020501

[23] মাইকেল ভাসমার, ড্যান ই. ব্রাউন এবং আলেকসান্ডার কুবিকা। "কোলাহলপূর্ণ পরিমাপের সাথে টপোলজিকাল কোয়ান্টাম কোডের জন্য সেলুলার অটোমেটন ডিকোডার" (2020)।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-021-81138-2

[24] বেঞ্জামিন জে. ব্রাউন, ড্যানিয়েল লস, জিয়ানিস কে পাচোস, ক্রিস এন. সেলফ এবং জেমস আর. উটন। "সসীম তাপমাত্রায় কোয়ান্টাম স্মৃতি"। রেভ. মোড ফিজ। 88, 045005 (2016)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.88.045005

[25] অস্টিন জি. ফাউলার, অ্যাডাম সি. হোয়াইটসাইড এবং লয়েড সিএল হলেনবার্গ। "পৃষ্ঠের কোডের জন্য ব্যবহারিক শাস্ত্রীয় প্রক্রিয়াকরণের দিকে"। শারীরিক পর্যালোচনা পত্র 108 (2012)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.108.180501

[26] ফার্নান্দো পাস্তাওস্কি, লুকাস ক্লেমেন্টে এবং জুয়ান ইগনাসিও সিরাক। "ইঞ্জিনযুক্ত অপব্যয়ের উপর ভিত্তি করে কোয়ান্টাম স্মৃতি"। ফিজ। Rev. A 83, 012304 (2011)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 83.012304

[27] জাস্টিন এল. ম্যালেক, ডোনা-রুথ ডব্লিউ ইয়োস্ট, ডানা রোজেনবার্গ, জোনিলিন এল. ইয়োডার, গ্রেগরি ক্যালুসিন, ম্যাট কুক, রবীন্দ্র দাস, আলেকজান্দ্রা ডে, ইভান গোল্ডেন, ডেভিড কে. কিম, জেফরি নেচ্ট, বেথানি এম. নিডজিলস্কি, মলি শোয়ার্টজ , আরজান সেভি, কোরি স্টুল, ওয়েন উডস, অ্যান্ড্রু জে. কারম্যান, এবং উইলিয়াম ডি. অলিভার। "সিলিকন ভিয়াসের মাধ্যমে সুপারকন্ডাক্টিংয়ের ফ্যাব্রিকেশন" (2021)। arXiv:2103.08536.
arXiv: 2103.08536

[28] D. Rosenberg, D. Kim, R. Das, D. Yost, S. Gustavsson, D. Hover, P. Krantz, A. Melville, L. Racz, GO Samach, এবং et al. "3d ইন্টিগ্রেটেড সুপারকন্ডাক্টিং কিউবিটস"। npj কোয়ান্টাম তথ্য 3 (2017)।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-017-0044-0

[29] জেরি চাউ, অলিভার ডায়াল এবং জে গাম্বেটা। "$text{IBM Quantum}$ 100‑qubit প্রসেসরের বাধা ভেঙে দেয়" (2021)।

[30] সারা বার্তোলুচি, প্যাট্রিক বার্চাল, হেক্টর বোম্বিন, হুগো ক্যাবল, ক্রিস ডসন, মার্সিডিজ জিমেনো-সেগোভিয়া, এরিক জনস্টন, কনরাড কিলিং, নাওমি নিকারসন, মিহির প্যান্ট, ফার্নান্দো পাস্তাওস্কি, টেরি রুডলফ এবং ক্রিস স্প্যারো। "ফিউশন-ভিত্তিক কোয়ান্টাম গণনা" (2021)। arXiv:2101.09310।
arXiv: 2101.09310

[31] হেক্টর বোম্বিন, আইজ্যাক এইচ কিম, ড্যানিয়েল লিটিনস্কি, নাওমি নিকারসন, মিহির প্যান্ট, ফার্নান্দো পাস্তাওস্কি, স্যাম রবার্টস এবং টেরি রুডলফ। "ইন্টারলিভিং: ফল্ট-সহনশীল ফোটোনিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এর জন্য মডুলার আর্কিটেকচার" (2021)। arXiv:2103.08612।
arXiv: 2103.08612

[32] সের্গেই ব্রাভি এবং জিওংওয়ান হাহ। "3d কিউবিক কোড মডেলে কোয়ান্টাম স্ব-সংশোধন"। ফিজ। রেভ. লেট। 111, 200501 (2013)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .111.200501

[33] চেনিয়াং ওয়াং, জিম হ্যারিংটন এবং জন প্রেসকিল। "কনফাইনমেন্ট-হিগস ট্রানজিশন একটি বিশৃঙ্খল গেজ তত্ত্ব এবং কোয়ান্টাম মেমরির জন্য নির্ভুলতা থ্রেশহোল্ড"। অ্যানালস অফ ফিজিক্স 303, 31–58 (2003)।
https:/​/​doi.org/​10.1016/​s0003-4916(02)00019-2

[34] হেলমুট জি কাটজগ্রাবার, এইচ বোম্বিন এবং এম এ মার্টিন-ডেলগাডো। "রঙের কোড এবং র্যান্ডম থ্রি-বডি ইজিং মডেলের জন্য ত্রুটি থ্রেশহোল্ড"। ফিজ। রেভ. লেট। 103, 090501 (2009)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .103.090501

[35] জ্যাক এডমন্ডস। "পথ, গাছ এবং ফুল"। কানাডিয়ান জার্নাল অফ ম্যাথমেটিক্স 17, 449–467 (1965)।
https://​doi.org/​10.4153/​CJM-1965-045-4

[36] হেক্টর বোম্বিন। "2d টপোলজিক্যাল কোড সহ 3d কোয়ান্টাম গণনা" (2018)। arXiv:1810.09571.
arXiv: 1810.09571

[37] বেঞ্জামিন জে. ব্রাউন। "দুই মাত্রায় পৃষ্ঠের কোডের জন্য একটি ত্রুটি-সহনশীল নন-ক্লিফোর্ড গেট"। বিজ্ঞানের অগ্রগতি 6 (2020)।
https://​doi.org/​10.1126/​sciadv.aay4929

[38] আলেকজান্ডার কুবিকা এবং মাইকেল ভাসমার। "ত্রি-মাত্রিক সাবসিস্টেম টরিক কোড সহ একক-শট কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন" (2021)।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-022-33923-4

[39] এইচ বোম্বিন। "গেজ কালার কোড: টপোলজিক্যাল স্টেবিলাইজার কোডে সর্বোত্তম ট্রান্সভার্সাল গেট এবং গেজ ফিক্সিং" (2015)। arXiv:1311.0879।
arXiv: 1311.0879

[40] মাইকেল জন জর্জ ভাসমার। "ত্রি-মাত্রিক পৃষ্ঠ কোড সহ ত্রুটি-সহনশীল কোয়ান্টাম কম্পিউটিং"। পিএইচডি থিসিস। ইউসিএল (ইউনিভার্সিটি কলেজ লন্ডন)। (2019)।

দ্বারা উদ্ধৃত

[১] নীরেজা সুন্দরেসান, থিওডোর জে. ইয়োডার, ইয়ংসেওক কিম, মুয়ুয়ান লি, এডওয়ার্ড এইচ. চেন, গ্রেস হার্পার, টেড থরবেক, অ্যান্ড্রু ডব্লিউ ক্রস, আন্তোনিও ডি. কর্কোলস, এবং মাইকা টাকিতা, “মাল্টি-রাউন্ড সাবসিস্টেম কোয়ান্টাম ত্রুটি প্রদর্শন করা ম্যাচিং এবং সর্বাধিক সম্ভাবনা ডিকোডার ব্যবহার করে সংশোধন", প্রকৃতি যোগাযোগ 14, 2852 (2023).

[৫] অর্পিত দুয়া, নাথানান তান্তিভাসদাকর্ন, জোসেফ সুলিভান, এবং টাইলার ডি. এলিসন, "রিওয়াইন্ডিং দ্বারা ইঞ্জিনিয়ারিং ফ্লোকেট কোডস", arXiv: 2307.13668, (2023).

[৪] এরিক হুয়াং, আর্থার পেসাহ, ক্রিস্টোফার টি. চুব, মাইকেল ভাসমার, এবং অর্পিত দুয়া, "পক্ষপাতদুষ্ট শব্দের জন্য ত্রিমাত্রিক টপোলজিকাল কোড তৈরি করা", arXiv: 2211.02116, (2022).

উপরের উদ্ধৃতিগুলি থেকে প্রাপ্ত এসএও / নাসার এডিএস (সর্বশেষে সফলভাবে 2023-09-27 01:52:57 আপডেট হয়েছে)। সমস্ত প্রকাশক উপযুক্ত এবং সম্পূর্ণ উদ্ধৃতি ডেটা সরবরাহ না করায় তালিকাটি অসম্পূর্ণ হতে পারে।

On ক্রসরেফ এর উদ্ধৃত পরিষেবা উদ্ধৃতি রচনার কোনও ডেটা পাওয়া যায় নি (শেষ চেষ্টা 2023-09-27 01:52:56)।

সময় স্ট্যাম্প:

থেকে আরো কোয়ান্টাম জার্নাল