टाइम-डायनामिक्स का उपयोग करके सरफेस कोड सर्किट के लिए हार्डवेयर आवश्यकताओं को आसान बनाना

टाइम-डायनामिक्स का उपयोग करके सरफेस कोड सर्किट के लिए हार्डवेयर आवश्यकताओं को आसान बनाना

समय टिकट: 7 नवंबर, 2023 9:37 AM
टाइम-डायनामिक्स प्लेटोब्लॉकचेन डेटा इंटेलिजेंस का उपयोग करके सरफेस कोड सर्किट के लिए हार्डवेयर आवश्यकताओं को आसान बनाना। लंबवत खोज. ऐ.

मैट मैकवेन1, डेव बेकन2, और क्रेग गिडनी1

1गूगल क्वांटम एआई, सांता बारबरा, कैलिफोर्निया 93117, यूएसए
2गूगल क्वांटम एआई, सिएटल, वाशिंगटन 98103, यूएसए

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सार

क्वांटम त्रुटि सुधार (क्यूईसी) कोड का विशिष्ट समय-स्वतंत्र दृश्य हार्डवेयर पर निष्पादन योग्य सर्किट में अपघटन में महत्वपूर्ण स्वतंत्रता को छुपाता है। क्षेत्रों का पता लगाने की अवधारणा का उपयोग करते हुए, हम सर्किट में विघटित करने के लिए स्थिर क्यूईसी कोड को डिजाइन करने के बजाय सीधे समय-गतिशील क्यूईसी सर्किट डिजाइन करते हैं। विशेष रूप से, हम सतह कोड के लिए मानक सर्किट निर्माण में सुधार करते हैं, नए सर्किट पेश करते हैं जो एक वर्ग ग्रिड के बजाय हेक्सागोनल ग्रिड पर एम्बेड कर सकते हैं, जो सीएनओटी या सीजेड गेट्स के बजाय आईएसडब्ल्यूएपी गेट्स का उपयोग कर सकते हैं, जो क्वबिट डेटा और माप का आदान-प्रदान कर सकते हैं भूमिकाएँ, और जो निष्पादित करते समय भौतिक क्वबिट ग्रिड के चारों ओर तार्किक पैच ले जाती हैं। ये सभी निर्माण किसी अतिरिक्त उलझाने वाली गेट परतों का उपयोग नहीं करते हैं और अनिवार्य रूप से समान तार्किक प्रदर्शन प्रदर्शित करते हैं, जिसमें मानक सतह कोड सर्किट के 25% के भीतर टेराक्वाप पदचिह्न होते हैं। हम उम्मीद करते हैं कि ये सर्किट क्वांटम हार्डवेयर इंजीनियरों के लिए बहुत रुचिकर होंगे, क्योंकि वे हार्डवेयर पर मांगों को कम करते हुए अनिवार्य रूप से मानक सतह कोड सर्किट के समान तार्किक प्रदर्शन प्राप्त करते हैं।

लोकप्रिय सारांश

QEC भविष्य में दोष-सहिष्णु क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए महत्वपूर्ण है, और सतह कोड प्रयोगात्मक कार्यान्वयन के लिए लक्षित सबसे आम QEC कोड में से एक है, और इसमें प्राप्त करने योग्य लेकिन कठिन सर्किट आवश्यकताएं हैं: उच्च स्तर पर CNOT/CZ गेट्स को निष्पादित करने में सक्षम क्यूबिट का एक वर्ग ग्रिड सत्य के प्रति निष्ठा। क्षेत्रों का पता लगाने की नई अवधारणा का उपयोग करते हुए, हम सतह कोड को लागू करने के लिए नए सर्किट डिजाइन करते हैं, कई तरीकों से पिछले निर्माणों में सुधार करते हैं। विशेष रूप से, हम ऐसे सर्किट देते हैं जो वर्गाकार ग्रिड के बजाय हेक्सागोनल ग्रिड पर एम्बेड होते हैं, जो सीएनओटी या सीजेड गेट्स के बजाय आईएसडब्ल्यूएपी गेट्स का उपयोग कर सकते हैं, और जो निष्पादित करते समय भौतिक क्वबिट ग्रिड के चारों ओर तार्किक पैच को स्थानांतरित करते हैं। ये सभी निर्माण किसी अतिरिक्त उलझाने वाली गेट परतों का उपयोग नहीं करते हैं और अनिवार्य रूप से समान तार्किक प्रदर्शन प्रदर्शित करते हैं। ये नई स्वतंत्रताएँ हार्डवेयर पर आवश्यकताओं को शिथिल करती हैं, जिससे सतह कोड के भविष्य के कार्यान्वयन को सक्षम करने में मदद मिलती है।

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► संदर्भ

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[41] गूगल क्वांटम एआई, राजीव आचार्य, इगोर एलेनर, रिचर्ड एलन, ट्रॉनड आई. एंडरसन, मार्कस अंसमैन, फ्रैंक अरूटे, कुणाल आर्य, अब्राहम असफॉ, जुआन अटलाया, रयान बब्बश, डेव बेकन, जोसेफ सी. बार्डिन, जोआओ बैसो, एंड्रियास बेंग्टसन, सर्जियो बोइक्सो, जीना बोर्तोली, अलेक्जेंड्रे बौरासा, जेना बोवार्ड, लियोन ब्रिल, माइकल ब्रॉटन, बॉब बी बकले, डेविड ए बुएल, टिम बर्गर, ब्रायन बर्केट, निकोलस बुशनेल, यू चेन, ज़िजुन चेन, बेन चियारो, जोश कोगन, रॉबर्टो कोलिन्स, पॉल कोनर, विलियम कर्टनी, अलेक्जेंडर एल. क्रुक, बेन कर्टिन, ड्रिप्टो एम. डेबरॉय, अलेक्जेंडर डेल टोरो बारबा, सीन डेमुरा, एंड्रयू डन्सवर्थ, डैनियल एपेंस, कैथरीन एरिकसन, लारा फाओरो, एडवर्ड फरही, रेजा फातेमी, लेस्ली फ्लोर्स बर्गोस , इब्राहिम फोराटी, ऑस्टिन जी. फाउलर, ब्रूक्स फॉक्सन, विलियम गियांग, क्रेग गिडनी, डार गिल्बोआ, मारिसा गिउस्टिना, एलेजांद्रो ग्रेजलेस दाऊ, जोनाथन ए. ग्रॉस, स्टीव हैबेगर, माइकल सी. हैमिल्टन, मैथ्यू पी. हैरिगन, सीन डी. हैरिंगटन , ऑस्कर हिग्गॉट, जेरेमी हिल्टन, मार्कस हॉफमैन, सबरीना होंग, ट्रेंट हुआंग, एशले हफ, विलियम जे. हगिन्स, लेव बी. इओफ़े, सर्गेई वी. इसाकोव, जस्टिन इवेलैंड, इवान जेफरी, झांग जियांग, कोडी जोन्स, पावोल जुहास, डीविर काफ़री, कोस्त्यन्तिन केचेडज़ी, जूलियन केली, तनुज खट्टर, मुस्तफ़ा खेज़री, मारिया कीफ़रोवा, सियोन किम, एलेक्सी किताएव, पॉल वी. क्लिमोव, एंड्री आर. क्लॉट्स, अलेक्जेंडर एन. कोरोटकोव, फेडोर कोस्त्रित्सा, जॉन मार्क क्रेइकबाम, डेविड लैंडहुइस, पावेल लापटेव , किम-मिंग लाउ, लिली लॉज़, जून्हो ली, केनी ली, ब्रायन जे. लेस्टर, अलेक्जेंडर लिल, वेन लियू, आदित्य लोचार्ला, एरिक लुसेरो, फिओन डी. मेलोन, जेफरी मार्शल, ओरियन मार्टिन, जारोड आर. मैक्लेन, ट्रेवर मैककोर्ट , मैट मैकएवेन, एंथोनी मेग्रांट, बर्नार्डो मेउरर कोस्टा, जिओ एमआई, केविन सी. मियाओ, मसूद मोहसेनी, शिरीन मोंटेजेरी, एलेक्सिस मोरवन, एमिली माउंट, वोज्शिएक मरुक्ज़किविज़, ओफ़र नामान, मैथ्यू नीली, चार्ल्स नील, एनी नेर्सिसियन, हर्टमट नेवेन, माइकल न्यूमैन, जियुन हाउ एनजी, एंथोनी न्गुयेन, मरे न्गुयेन, मर्फी युएजेन नीयू, थॉमस ई. ओ'ब्रायन, एलेक्स ओपरेमक, जॉन प्लैट, आंद्रे पेटुखोव, रेबेका पॉटर, लियोनिद पी. प्रियाडको, क्रिस क्विंटाना, पेड्राम रौशन, निकोलस सी. रुबिन , नेगर सेई, डेनियल सेंक, कन्नन सांकरगोमाथी, केविन जे. सैट्ज़िंगर, हेनरी एफ. शुर्कस, क्रिस्टोफर शुस्टर, माइकल जे. शर्न, एरोन शॉर्टर, व्लादिमीर श्वार्ट्स, जिंद्रा स्क्रुज़नी, वादिम स्मेलेन्स्की, डब्लू. क्लार्क स्मिथ, जॉर्ज स्टर्लिंग, डौग स्ट्रेन , मार्को सज़ाले, अल्फ्रेडो टोरेस, गुइफ्रे विडाल, बेंजामिन विलालोंगा, कैथरीन वोलग्राफ हेइडवीलर, थियोडोर व्हाइट, चेंग जिंग, जेड जेमी याओ, पिंग येह, जुहवान यू, ग्रेसन यंग, ​​एडम ज़ाल्कमैन, याक्सिंग झांग, और निंगफेंग झू, "दबाने वाली क्वांटम सरफेस कोड लॉजिकल क्वबिट को स्केल करके त्रुटियाँ” (2022)।
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[43] डैनियल गॉट्समैन "स्टेबलाइज़र कोड और क्वांटम त्रुटि सुधार" थीसिस (1997) प्रकाशक: arXiv संस्करण संख्या: 1।
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[44] डैनियल गॉट्समैन "क्वांटम कंप्यूटर्स का हाइजेनबर्ग प्रतिनिधित्व" (1998) प्रकाशक: arXiv संस्करण संख्या: 1।
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[45] मैथ्यू बी. हेस्टिंग्सैंड जियोंगवान हाहा "डायनामिकली जेनरेटेड लॉजिकल क्यूबिट्स" क्वांटम 5, 564 (2021) प्रकाशक: डेन क्वांटेंविसेंसचाफ्टन में वेरेन ज़ूर फोरडेरुंग डेस ओपन एक्सेस पब्लिशिएरेंस।
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[47] ऑस्कर हिग्गॉट "पाइमैचिंग: न्यूनतम-वजन पूर्ण मिलान के साथ क्वांटम कोड को डिकोड करने के लिए एक पायथन पैकेज" (2021) प्रकाशक: arXiv संस्करण संख्या: 2।
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[48] क्लेयर हॉर्समैन, ऑस्टिन जी फाउलर, साइमन डेविट, और रॉडनी वैन मीटर, "जाली सर्जरी द्वारा सतह कोड क्वांटम कंप्यूटिंग" भौतिकी के न्यू जर्नल 14, 123011 (2012)।
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[49] नवीन खनेजा और स्टीफ़न ग्लेसर "एसयू(2^एन का कार्टन अपघटन), स्पिन सिस्टम और यूनिवर्सल क्वांटम कंप्यूटिंग की रचनात्मक नियंत्रणीयता" (2000) प्रकाशक: arXiv संस्करण संख्या: 1।
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[50] ए. यू किताएव "किसी भी व्यक्ति द्वारा दोष-सहिष्णु क्वांटम गणना" एनल्स ऑफ फिजिक्स 303, 2-30 (1997)।
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[51] सेबस्टियन क्रिन्नर, नाथन लैक्रोइक्स, एंट्स रेम, अगस्टिन डि पाओलो, एली जेनॉइस, कैथरीन लेरौक्स, क्रिस्टोफ़ हेलिंग्स, स्टेफ़ानिया लज़ार, फ्रेंकोइस स्वियाडेक, जोहान्स हेरमैन, ग्राहम जे. नॉरिस, क्रिश्चियन क्रैगलुंड एंडरसन, मार्कस मुलर, एलेक्जेंडर ब्लाइस, क्रिस्टोफर आइक्लर, और एंड्रियास वालराफ, "दूरी-तीन सतह कोड में बार-बार क्वांटम त्रुटि सुधार का एहसास" नेचर 605, 669-674 (2022) प्रकाशक: स्प्रिंगर साइंस एंड बिजनेस मीडिया एलएलसी।
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[54] पी. मैग्नार्ड, पी. कुरपियर्स, बी. रॉयर, टी. वाल्टर, जे.-सी. बेसे, एस. गैस्पारिनेटी, एम. पेचल, जे. हेन्सू, एस. स्टोर्ज़, ए. ब्लाइस, और ए. वाल्राफ, "सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट का तेज़ और बिना शर्त ऑल-माइक्रोवेव रीसेट" भौतिक समीक्षा पत्र 121, 060502 (2018) प्रकाशक : अमेरिकन फिजिकल सोसायटी।
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[55] मैट मैकवेन, डेव बेकन, और क्रेग गिडनी, "टाइम-डायनामिक्स का उपयोग करके सरफेस कोड सर्किट के लिए हार्डवेयर आवश्यकताओं को आराम देने के लिए डेटा" (2023)।
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[56] मैट मैकवेन, डी. काफरी, जेड. चेन, जे. अटलाया, के.जे. सैत्जिंगर, सी. क्विंटाना, पी.वी. क्लिमोव, डी. सेंक, सी. गिडनी, ए.जी. फाउलर, एफ. अरूटे, के. आर्य, बी. बकले, बी. बुर्केट, एन. बुशनेल, बी. चियारो, आर. कोलिन्स, एस. डेमुरा, ए. डन्सवर्थ, सी. एरिकसन, बी. फॉक्सन, एम. गिउस्टिना, टी. हुआंग, एस. हांग, ई. जेफरी, एस. किम, के. केचेदज़ी, एफ. कोस्त्रित्सा, पी. लैपटेव, ए. मेग्रेंट, एक्स. एमआई, जे. मुतुस, ओ. नामान, एम. नीली, सी. नील, एम. नीयू, ए. पालर, एन. रेड, पी. रौशन, टीसी व्हाइट, जे. याओ, पी. येह, ए. ज़ल्कमैन, यू चेन, वी.एन. स्मेलेन्स्की, जॉन एम. मार्टिनिस, एच. नेवेन, जे. केली, ए.एन. कोरोटकोव, ए.जी. पेटुखोव, और आर. बेरेन्ड्स, “रिसाव हटाना -सुपरकंडक्टिंग क्वांटम त्रुटि सुधार में प्रेरित सहसंबद्ध त्रुटियाँ” नेचर कम्युनिकेशंस 12, 1761 (2021)।
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[57] केविन सी. मियाओ, मैट मैकएवेन, जुआन अटलाया, दविर काफ़री, लियोनिद पी. प्रियाडको, एंड्रियास बेंग्टसन, एलेक्स ओपरेमक, केविन जे. सैट्ज़िंगर, ज़िजुन चेन, पॉल वी. क्लिमोव, क्रिस क्विंटाना, राजीव आचार्य, काइल एंडरसन, मार्कस अंसमैन, फ्रैंक अरूटे, कुणाल आर्य, अब्राहम असफॉ, जोसेफ सी. बार्डिन, अलेक्जेंड्रे बौरासा, जेना बोवेर्ड, लियोन ब्रिल, बॉब बी बकले, डेविड ए. बुएल, टिम बर्गर, ब्रायन बर्केट, निकोलस बुशनेल, जुआन कैम्पेरो, बेन चियारो, रॉबर्टो कोलिन्स , पॉल कोनर, अलेक्जेंडर एल. क्रुक, बेन कर्टिन, ड्रिप्टो एम. डेबरॉय, सीन डेमुरा, एंड्रयू डन्सवर्थ, कैथरीन एरिकसन, रेजा फातेमी, विनीसियस एस. फरेरा, लेस्ली फ्लोरेस बर्गोस, इब्राहिम फोराती, ऑस्टिन जी. फाउलर, ब्रूक्स फॉक्सन, गोंजालो गार्सिया, विलियम गियांग, क्रेग गिडनी, मारिसा गिउस्टिना, राजा गोसुला, एलेजांद्रो ग्रेजलेस डाउ, जोनाथन ए. ग्रॉस, माइकल सी. हैमिल्टन, सीन डी. हैरिंगटन, पाउला ह्यू, जेरेमी हिल्टन, मार्कस आर. हॉफमैन, सबरीना होंग, ट्रेंट हुआंग, एशले हफ, जस्टिन इवलैंड, इवान जेफरी, झांग जियांग, कोडी जोन्स, जूलियन केली, सियोन किम, फेडर कोस्ट्रित्सा, जॉन मार्क क्रेइकबाम, डेविड लैंडहुइस, पावेल लाप्टेव, लिली लॉज़, केनी ली, ब्रायन जे. लेस्टर, अलेक्जेंडर टी. लिल, वेन लियू, आदित्य लोचरला, एरिक लुसेरो, स्टीवन मार्टिन, एंथोनी मेग्रेंट, जिओ एमआई, शिरीन मोंटेज़ेरी, एलेक्सिस मोरवन, ओफ़र नामान, मैथ्यू नीली, चार्ल्स नील, एनी नेर्सिसियन, माइकल न्यूमैन, जियुन हाउ एनजी, एंथोनी न्गुयेन, मरे न्गुयेन, रेबेका पॉटर, चार्ल्स रोक्के, पेड्राम रौशन, कन्नन शंकरगोमाथी, क्रिस्टोफर शूस्टर, माइकल जे. शर्न, आरोन शॉर्टर, नूह शट्टी, व्लादिमीर श्वार्ट्स, जिंद्रा स्करुज़नी, डब्ल्यू. क्लार्क स्मिथ, जॉर्ज स्टर्लिंग, मार्को सज़ाले, डगलस थोर, अल्फ्रेडो टोरेस, थियोडोर व्हाइट , ब्रायन डब्ल्यूके वू, जेड जेमी याओ, पिंग ये, जुहवान यू, ग्रेसन यंग, ​​​​एडम ज़ल्कमैन, निंगफेंग झू, निकोलस ज़ोब्रिस्ट, हर्टमट नेवेन, वादिम स्मेलेन्स्की, आंद्रे पेटुखोव, अलेक्जेंडर एन कोरोटकोव, डैनियल सेंक और यू चेन, " स्केलेबल क्वांटम त्रुटि सुधार में रिसाव पर काबू पाना” (2022) प्रकाशक: arXiv संस्करण संख्या: 1।
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[60] एडम पैट्ज़निक, क्रिस्टीना नैप, निकोलस डेल्फ़ोसे, बेला बाउर, जियोंगवान हाह, मैथ्यू बी. हेस्टिंग्स, और मार्कस पी. दा सिल्वा, "मेजोराना-आधारित क्वैबिट्स के साथ प्लानर फ़्लोक्वेट कोड का प्रदर्शन" (2022) प्रकाशक: आर्क्सिव संस्करण संख्या: 2।
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[66] जोश्का रोफ़े, लॉरेंस जेड. कोहेन, आर्मंडा ओ. क्विंटावेल, डेरियस चंद्रा, और अर्ल टी. कैंपबेल, "बायस-टेलर्ड क्वांटम एलडीपीसी कोड" (2022) प्रकाशक: आर्क्सिव संस्करण संख्या: 2।
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द्वारा उद्धृत

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