Errores de coherencia y errores de lectura en el código de superficie.

Errores de coherencia y errores de lectura en el código de superficie.

Sello de tiempo: 21 de septiembre de 2023 8:07 a.m.

aron marton1 y János K. Asbóth1,2

1Departamento de Física Teórica, Instituto de Física, Universidad de Tecnología y Economía de Budapest, Műegyetem rkp. 3., H-1111 Budapest, Hungría
2Centro de Investigación de Física Wigner, H-1525 Budapest, PO Box 49., Hungría

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Resumen

Consideramos el efecto combinado de los errores de lectura y los errores coherentes, es decir, rotaciones de fase deterministas, en el código de superficie. Utilizamos un enfoque numérico desarrollado recientemente, mediante un mapeo de los qubits físicos a los fermiones de Majorana. Mostramos cómo utilizar este enfoque en presencia de errores de lectura, tratados a nivel fenomenológico: mediciones proyectivas perfectas con resultados potencialmente registrados incorrectamente y múltiples rondas de medición repetidas. Encontramos un umbral para esta combinación de errores, con una tasa de error cercana al umbral del canal de error incoherente correspondiente (Pauli-Z aleatorio y errores de lectura). El valor de la tasa de error umbral, utilizando la fidelidad del peor de los casos como medida de errores lógicos, es del 2.6%. Por debajo del umbral, la ampliación del código conduce a una rápida pérdida de coherencia en los errores de nivel lógico, pero a tasas de error mayores que las del canal de error incoherente correspondiente. También variamos las tasas de error de coherencia y de lectura de forma independiente y encontramos que el código de superficie es más sensible a los errores de coherencia que a los errores de lectura. Nuestro trabajo extiende los resultados recientes sobre errores coherentes con lectura perfecta a la situación experimentalmente más realista donde también ocurren errores de lectura.

Coherent errors and readout errors in the surface code PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Imagen destacada: Nuestros resultados numéricos muestran que la corrección de errores cuánticos (QEC) utilizando el código de superficie funciona bien (área verde: mejor protección si se utilizan más qubits) incluso si la tasa de error de lectura es bastante alta, suponiendo que la tasa de errores coherentes no lo sea demasiado alto.

Resumen popular

Para realizar cálculos prolongados, la información cuántica con la que trabajan los ordenadores cuánticos debe protegerse contra el ruido ambiental. Esto requiere corrección de errores cuánticos (QEC), mediante la cual cada qubit lógico se codifica en estados cuánticos colectivos de muchos qubits físicos. Estudiamos, mediante simulación numérica, qué tan bien el código de corrección de errores cuánticos más prometedor, el llamado Código de Superficie, puede proteger la información cuántica contra una combinación de los llamados errores coherentes (un tipo de errores de calibración) y errores de lectura. Descubrimos que Surface Code proporciona una mejor protección a medida que se amplía el código, siempre que los niveles de error estén por debajo de un umbral. Este umbral está cerca del conocido umbral de otra combinación de errores: errores incoherentes (un tipo de error que surge del entrelazamiento con un entorno cuántico) y errores de lectura. También encontramos (como se muestra en la imagen adjunta) que el Código de Superficie es más robusto contra errores de lectura que contra errores coherentes. Tenga en cuenta que utilizamos el llamado modelo de error fenomenológico: modelamos los canales de ruido con mucha precisión, pero no modelamos el código a nivel del circuito cuántico.

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