Erreurs de cohérence et erreurs de lecture dans le code de surface

Erreurs de cohérence et erreurs de lecture dans le code de surface

Horodatage: 21 septembre 2023 8:07 AM

Aron Marton1 et János K. Asbóth1,2

1Département de physique théorique, Institut de physique, Université de technologie et d'économie de Budapest, Műegyetem rkp. 3., H-1111 Budapest, Hongrie
2Centre de recherche Wigner pour la physique, H-1525 Budapest, PO Box 49., Hongrie

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Abstract

Nous considérons l'effet combiné des erreurs de lecture et des erreurs cohérentes, c'est-à-dire les rotations de phase déterministes, sur le code de surface. Nous utilisons une approche numérique récemment développée, via une cartographie des qubits physiques en fermions de Majorana. Nous montrons comment utiliser cette approche en présence d'erreurs de lecture, traitées au niveau phénoménologique : mesures projectives parfaites avec des résultats potentiellement incorrectement enregistrés et plusieurs cycles de mesures répétés. On trouve un seuil pour cette combinaison d'erreurs, avec un taux d'erreur proche du seuil du canal d'erreurs incohérentes correspondant (Pauli-Z aléatoire et erreurs de lecture). La valeur du taux d'erreur seuil, en utilisant la fidélité dans le pire des cas comme mesure des erreurs logiques, est de 2.6 %. En dessous du seuil, la mise à l'échelle du code entraîne une perte rapide de cohérence des erreurs de niveau logique, mais des taux d'erreur supérieurs à ceux du canal d'erreurs incohérentes correspondant. Nous faisons également varier indépendamment les taux d’erreur de cohérence et de lecture et constatons que le code de surface est plus sensible aux erreurs de cohérence qu’aux erreurs de lecture. Notre travail étend les résultats récents sur les erreurs cohérentes avec lecture parfaite à la situation expérimentalement plus réaliste où des erreurs de lecture se produisent également.

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Image présentée : Nos résultats numériques montrent que la correction d'erreur quantique (QEC) utilisant le code de surface fonctionne bien (zone verte : meilleure protection si davantage de qubits sont utilisés) même si le taux d'erreur de lecture est assez élevé, en supposant que le taux d'erreurs cohérentes ne l'est pas trop. haut.

Résumé populaire

Pour effectuer de longs calculs, les informations quantiques sur lesquelles travaillent les ordinateurs quantiques doivent être protégées contre le bruit ambiant. Cela nécessite une correction d'erreur quantique (QEC), par laquelle chaque qubit logique est codé dans les états quantiques collectifs de nombreux qubits physiques. Nous avons étudié, à l'aide de la simulation numérique, dans quelle mesure le code correcteur d'erreurs quantiques le plus prometteur, appelé Surface Code, peut protéger les informations quantiques contre une combinaison d'erreurs dites cohérentes (un type d'erreurs d'étalonnage) et d'erreurs de lecture. Nous avons constaté que le code Surface offre une meilleure protection à mesure que le code est mis à l'échelle, tant que les niveaux d'erreur sont inférieurs à un seuil. Ce seuil est proche du seuil bien connu d'une autre combinaison d'erreurs : les erreurs incohérentes (un type d'erreur résultant de l'intrication avec un environnement quantique) et les erreurs de lecture. Nous avons également constaté (comme le montre l'image ci-jointe) que le code Surface est plus robuste contre les erreurs de lecture que contre les erreurs cohérentes. A noter que nous avons utilisé le modèle d'erreur dit phénoménologique : nous avons modélisé les canaux de bruit de manière très précise, mais n'avons pas fait de modélisation du code au niveau du circuit quantique.

► Données BibTeX

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