یک جفت کد سطح اندازه گیری در پنتاگون

یک جفت کد سطح اندازه گیری در پنتاگون

تمبر زمان: 25 اکتبر 2023، 10:54 صبح

کریگ گیدنی

Google Quantum AI، سانتا باربارا، کالیفرنیا 93117، ایالات متحده آمریکا

این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.

چکیده

در این مقاله، من راهی برای کامپایل کد سطح به اندازه‌گیری‌های برابری دو بدنه ("اندازه‌گیری‌های جفت") ارائه می‌دهم، که در آن اندازه‌گیری‌های جفت در امتداد لبه‌های یک کاشی کاری پنج ضلعی قاهره اجرا می‌شوند. مدار حاصل نسبت به کار قبلی توسط Chao و همکاران بهبود می یابد. با استفاده از اندازه گیری های جفت کمتر در هر اندازه گیری تثبیت کننده چهار بدنه (5 به جای 6) و گام های زمانی کمتر در هر دور اندازه گیری تثبیت کننده (6 به جای 10). با استفاده از نمونه‌برداری مونت کارلو، نشان می‌دهم که این پیشرفت‌ها آستانه کد سطحی را هنگام کامپایل کردن در اندازه‌های جفتی از حدود 0.2%$ به حدود $0.4%$ افزایش می‌دهند، و همچنین ردپای teraquop را در یک دروازه فیزیکی 0.1%$ بهبود می‌بخشند. نرخ خطا از حدود 6000 دلار کیوبیت تا حدود 3000 دلار کیوبیت. با این حال، من همچنین نشان می‌دهم که با کاهش نرخ خطای فیزیکی، ردپای teraquop ساختار Chao و همکاران سریع‌تر از من بهبود می‌یابد، و احتمالاً کمتر از نرخ خطای دروازه فیزیکی حدود 0.03% دلار (به دلیل خطاهای قلاب دو طرفه در ساخت من) بهتر است. ). من همچنین با کد لانه زنبوری مسطح مقایسه می‌کنم، و نشان می‌دهم که اگرچه این کار شکاف بین کد سطح و کد لانه زنبوری را به‌طور محسوسی کاهش می‌دهد (هنگام کامپایل کردن در اندازه‌گیری‌های جفت)، کد لانه زنبوری هنوز کارآمدتر است (آستانه حدود 0.8% $، ردپای teraquop با $0.1%$ از $1000$).

یک جفت کد سطحی اندازه‌گیری در هوش داده‌های پلاتو بلاک‌چین پنتاگون. جستجوی عمودی Ai.

تصویر ویژه: یک کاشی کاری پنج ضلعی که روی یک کد سطحی پوشانده شده است، که اتصالات کیوبیتی را نشان می دهد که توسط ساختار در کاغذ برای پیاده سازی یک کد سطحی استفاده می شود.

خلاصه محبوب

کدهای سطحی نوع مهمی از کدهای تصحیح خطای کوانتومی هستند. معمولاً کدهای سطحی با استفاده از فعل و انفعالات برگشت پذیر، مانند گیت های کنترل شده، اجرا می شوند. اما برخی از معماری‌های سخت‌افزاری می‌توانند مبتنی بر تعاملاتی باشند که برگشت‌ناپذیر هستند، مانند اندازه‌گیری برابری دو کیوبیت. این مقاله راه بهتری برای ایجاد یک کد سطحی برای آن معماری ها شرح می دهد. جفت کیوبیت‌هایی که توسط ساختار برهم کنش می‌کنند، لبه‌های یک کاشی کاری پنج ضلعی قاهره را تشکیل می‌دهند.

► داده های BibTeX

◄ مراجع

[1] میریام بکنز، سایمون پردریکس و کوانلونگ وانگ. یک تثبیت کننده ساده شده ZX-calculus. مجموعه مقالات الکترونیکی در علوم کامپیوتر نظری، 236: 1-20، ژانویه 2017. 10.4204/​eptcs.236.1. نشانی اینترنتی https://doi.org/​10.4204/​eptcs.236.1.
https://doi.org/​10.4204/​eptcs.236.1

[2] Rui Chao، Michael E Beverland، Nicolas Delfosse و Jeongwan Haah. بهینه سازی طراحی کد سطحی برای کیوبیت های مبتنی بر ماورانا Quantum, 4: 352, 2020. 10.22331/​q-2020-10-28-352.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-10-28-352

[3] باب کوئک و راس دانکن. مشاهده پذیرهای کوانتومی متقابل: جبر طبقه ای و نمودار. مجله جدید فیزیک، 13 (4): 043016، 2011. 10.1088/​1367-2630/​13/​​4/​043016.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​4/​043016

[4] باب کوئک و الکس کیسینجر. تصویرسازی فرآیندهای کوانتومی انتشارات دانشگاه کمبریج، 2017.

[5] نیل دودراپ و دومینیک هورسمن. حساب ZX زبانی برای جراحی شبکه کد سطحی است. Quantum, 4: 218, ژانویه 2020. 10.22331/​q-2020-01-09-218. نشانی اینترنتی https://doi.org/​10.22331/​q-2020-01-09-218.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-01-09-218

[6] نیکلاس دلفوس و نائومی اچ نیکرسون. الگوریتم رمزگشایی زمان تقریبا خطی برای کدهای توپولوژیکی. Quantum, 5: 595, 2021. 10.22331/​q-2021-12-02-595.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-12-02-595

[7] AG Fowler، M. Mariantoni، JM Martinis، و AN Cleland. کدهای سطحی: به سوی محاسبات کوانتومی در مقیاس بزرگ. فیزیک Rev. A, 86: 032324, 2012. 10.1103/​PhysRevA.86.032324. arXiv:1208.0928.
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.86.032324
arXiv: 1208.0928

[8] کریگ گیدنی Stim: یک شبیه ساز مدار تثبیت کننده سریع. Quantum, 5: 497, ژوئیه 2021. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2021-07-06-497.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-07-06-497

[9] کریگ گیدنی داده‌های «یک جفت کد سطحی اندازه‌گیری در پنتاگون»، ژوئن 2022a. نشانی اینترنتی https://doi.org/​10.5281/​zenodo.6626417.
https://doi.org/​10.5281/​zenodo.6626417

[10] کریگ گیدنی کد منبع سینتر در github. https://github.com/​quantumlib/​Stim/​tree/​main/​glue/​sample، 2022b.
https://github.com/​quantumlib/​Stim/​tree/​main/​glue/​sample

[11] کریگ گیدنی و مایکل نیومن محک زدن کد لانه زنبوری مسطح. arXiv preprint arXiv:2202.11845, 2022. 10.48550/​arXiv.2202.11845.
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.2202.11845
arXiv: 2202.11845

[12] کریگ گیدنی، مایکل نیومن، آستین فاولر و مایکل بروتون. حافظه لانه زنبوری مقاوم در برابر خطا. Quantum, 5: 605, 2021. 10.22331/​q-2021-12-20-605.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-12-20-605

[13] متیو بی هستینگز و جئونگوان هاه. کیوبیت های منطقی پویا تولید شده است. Quantum, 5: 564, 2021. 10.22331/​q-2021-10-19-564.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-10-19-564

[14] کلر هورسمن، آستین جی فاولر، سایمون دویت و رادنی ون متر. محاسبات کوانتومی کد سطحی با جراحی شبکه مجله جدید فیزیک، 14 (12): 123011، 2012. 10.1088/1367-2630/​14/12/123011.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​14/​12/​123011

[15] آدام پتزنیک، کریستینا نپ، نیکلاس دلفوس، بلا بائر، جئونگوان هاه، متیو بی هستینگز و مارکوس پی داسیلوا. عملکرد کدهای فلوکت مسطح با کیوبیت های مبتنی بر ماورانا. arXiv preprint arXiv:2202.11829, 2022. 10.48550/​arXiv.2202.11829.
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.2202.11829
arXiv: 2202.11829

[16] ویکیپدیا. کاشی کاری پنج ضلعی قاهره — ویکی پدیا، دانشنامه آزاد. https://en.wikipedia.org/​wiki/​Cairo_pentagonal_tiling، 2022. [آنلاین; مشاهده شده در 4 ژوئن-2022].
https://en.wikipedia.org/​wiki/​Cairo_pentagonal_tiling

ذکر شده توسط

[1] دیوید آسن، جئونگوان هاه، ژی لی و راجر اس‌کی مونگ، «اندازه‌گیری خودکار سلولی کوانتومی و ناهنجاری‌ها در کدهای فلوکت»، arXiv: 2304.01277, (2023).

[2] اسکار هیگوت و نیکولاس پی. arXiv: 2308.03750, (2023).

[3] هکتور بامبین، کریس داوسون، تری فارلی، یهوآ لیو، نائومی نیکرسون، میهیر پنت، فرناندو پاستاوسکی و سام رابرتز، «مجتمع‌های تحمل‌کننده خطا» arXiv: 2308.07844, (2023).

[4] مت مک ایون، دیو بیکن، و کریگ گیدنی، "نیازهای سخت افزاری آرامش بخش برای مدارهای کد سطحی با استفاده از دینامیک زمان"، arXiv: 2302.02192, (2023).

[5] الکس تاونسند-تیگ، خولیو ماگدالنا د لا فوئنته، و مارکوس کسلرینگ، "فلوکت کردن کد رنگ"، arXiv: 2307.11136, (2023).

[6] متیو جی. ریگور، توماس سی. بوهدانوویچ، دیوید رودریگز پرز، ایوب ای. ست، و ویلیام جی زنگ، "دروازه های بررسی برابری سخت افزاری بهینه شده برای کدهای سطح ابررسانا"، arXiv: 2211.06382, (2022).

[7] آندریاس بائر، "فرایندهای تصحیح خطای توپولوژیکی از انتگرال های مسیر نقطه ثابت"، arXiv: 2303.16405, (2023).

[8] جیاکسین هوانگ، سارا منگ لی، لیا یه، الکس کیسینجر، میشل موسکا و مایکل واسمر، "تبدیل کد CSS گرافیکی با استفاده از حساب ZX". arXiv: 2307.02437, (2023).

[9] هکتور بامبین، دانیل لیتینسکی، نائومی نیکرسون، فرناندو پاستاوسکی، و سم رابرتز، "یکپارچه سازی طعم های تحمل خطا با حساب ZX". arXiv: 2303.08829, (2023).

[10] نیکلاس دلفوس و آدام پتزنیک، "کدهای فضا-زمان مدارهای کلیفورد"، arXiv: 2304.05943, (2023).

[11] Tuomas Laakkonen، Konstantinos Meichanetzidis، و John van de Wetering، "تصویر کاهش شمارش با ZH-Calculus"، arXiv: 2304.02524, (2023).

[12] نیکلاس دلفوس و آدام پتزنیک، "شبیه سازی مدارهای پر سر و صدا کلیفورد بدون انتشار خطا"، arXiv: 2309.15345, (2023).

[13] Linnea Grans-Samuelsson، Ryan V. Mishmash، David Aasen، Christina Knapp، Bela Bauer، Brad Lackey، Marcus P. da Silva و Parsa Bonderson، "کد سطحی مبتنی بر اندازه گیری زوجی بهبود یافته". arXiv: 2310.12981, (2023).

نقل قول های بالا از SAO/NASA Ads (آخرین به روز رسانی با موفقیت 2023-10-25 14:55:38). فهرست ممکن است ناقص باشد زیرا همه ناشران داده های استنادی مناسب و کاملی را ارائه نمی دهند.

واکشی نشد داده های استناد شده متقاطع در آخرین تلاش 2023-10-25 14:55:36: داده های استناد شده برای 10.22331/q-2023-10-25-1156 از Crossref دریافت نشد. اگر DOI اخیراً ثبت شده باشد، طبیعی است.

این مقاله در Quantum تحت عنوان منتشر شده است Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) مجوز. حق چاپ نزد دارندگان حق چاپ اصلی مانند نویسندگان یا مؤسسات آنها باقی می ماند.

تمبر زمان:

بیشتر از مجله کوانتومی