시간 역학을 사용하여 표면 코드 회로에 대한 하드웨어 요구 사항 완화

시간 역학을 사용하여 표면 코드 회로에 대한 하드웨어 요구 사항 완화

타임 스탬프 : 7 년 2023 월 9 일 오전 37:XNUMX
시간 역학 PlatoBlockchain 데이터 인텔리전스를 사용하여 표면 코드 회로에 대한 하드웨어 요구 사항 완화. 수직 검색. 일체 포함.

매트 맥이웬1, 데이브 베이컨2, 그리고 크레이그 기드니1

1Google Quantum AI, Santa Barbara, California 93117, USA
2Google Quantum AI, 시애틀, 워싱턴 98103, 미국

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추상

QEC(양자 오류 정정) 코드에 대한 일반적인 시간 독립적인 관점에는 하드웨어에서 실행 가능한 회로로의 분해에 상당한 자유가 숨겨져 있습니다. 영역 감지 개념을 사용하여 정적 QEC 코드를 설계하여 회로로 분해하는 대신 시간 동적 QEC 회로를 직접 설계합니다. 특히 표면 코드에 대한 표준 회로 구성을 개선하여 정사각형 그리드 대신 육각형 그리드에 내장할 수 있고 CNOT 또는 CZ 게이트 대신 ISWAP 게이트를 사용할 수 있으며 큐비트 데이터를 교환하고 측정할 수 있는 새로운 회로를 제시합니다. 역할을 수행하며 실행하는 동안 물리적 큐비트 그리드 주위로 논리적 패치를 이동합니다. 이러한 모든 구성은 추가적인 얽힘 게이트 레이어를 사용하지 않으며 기본적으로 동일한 논리적 성능을 표시하며 표준 표면 코드 회로의 25% 이내의 테라쿠프 설치 공간을 갖습니다. 우리는 이러한 회로가 하드웨어에 대한 요구를 완화하면서 표준 표면 코드 회로와 본질적으로 동일한 논리적 성능을 달성하기 때문에 양자 하드웨어 엔지니어에게 큰 관심을 끌 것으로 기대합니다.

인기 요약

QEC는 미래의 내결함성 양자 컴퓨팅에 필수적이며 표면 코드는 실험 실현을 목표로 하는 가장 일반적인 QEC 코드 중 하나이며 달성 가능하지만 어려운 회로 요구 사항을 갖습니다. 높은 수준에서 CNOT/CZ 게이트를 수행할 수 있는 큐비트의 정사각형 그리드 충실도. 영역 감지라는 새로운 개념을 사용하여 표면 코드를 구현하기 위한 새로운 회로를 설계하여 여러 면에서 이전 구성보다 개선되었습니다. 특히 정사각형 그리드 대신 육각형 그리드에 내장되고, CNOT 또는 CZ 게이트 대신 ISWAP 게이트를 사용할 수 있으며, 실행하는 동안 물리적 큐비트 그리드 주위로 논리적 패치를 이동하는 회로를 제공합니다. 이러한 모든 구성은 추가적인 얽힘 게이트 레이어를 사용하지 않으며 본질적으로 동일한 논리적 성능을 표시합니다. 이러한 새로운 자유로 인해 하드웨어에 대한 요구 사항이 완화되어 향후 표면 코드 구현이 가능해졌습니다.

► BibTeX 데이터

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[54] P. Magnard, P. Kurpiers, B. Royer, T. Walter, J.-C. Besse, S. Gasparinetti, M. Pechal, J. Heinsoo, S. Storz, A. Blais 및 A. Wallraff, "초전도 큐빗의 빠르고 무조건적인 전체 마이크로파 재설정" 물리적 검토 편지 121, 060502(2018) 출판사 : 미국물리학회.
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[56] Matt McEwen, D. Kafri, Z. Chen, J. Atalaya, KJ Satzinger, C. Quintana, PV Klimov, D. Sank, C. Gidney, AG Fowler, F. Arute, K. Arya, B. Buckley, B. Burkett, N. Bushnell, B. Chiaro, R. Collins, S. Demura, A. Dunsworth, C. Erickson, B. Foxen, M. Giustina, T. Huang, S. Hong, E. Jeffrey, S. Kim, K. Kechedzhi, F. Kostritsa, P. Laptev, A. Megrant, X. Mi, J. Mutus, O. Naaman, M. Neeley, C. Neill, M. Niu, A. Paler, N. Redd, P. Roushan, TC White, J. Yao, P. Yeh, A. Zalcman, Yu Chen, VN Smelyanskiy, John M. Martinis, H. Neven, J. Kelly, AN Korotkov, AG Petukhov 및 R. Barends, “누출 제거 -초전도 양자 오류 정정에서 유도된 상관 오류” Nature Communications 12, 1761 (2021).
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[57] Kevin C. Miao, Matt McEwen, Juan Atalaya, Dvir Kafri, Leonid P. Pryadko, Andreas Bengtsson, Alex Opremcak, Kevin J. Satzinger, Zijun Chen, Paul V. Klimov, Chris Quintana, Rajeev Acharya, Kyle Anderson, Markus Ansmann, Frank Arute, Kunal Arya, Abraham Asfaw, Joseph C. Bardin, Alexandre Bourassa, Jenna Bovaird, Leon Brill, Bob B. Buckley, David A. Buell, Tim Burger, Brian Burkett, Nicholas Bushnell, Juan Campero, Ben Chiaro, Roberto Collins , 폴 코너, 알렉산더 L. 크룩, 벤 커틴, 드립토 M. 데브로이, 션 데무라, 앤드류 던스워스, 캐서린 에릭슨, 레자 파테미, 비니시우스 S. 페레이라, 레슬리 플로레스 부르고스, 에브라힘 포라티, 오스틴 G. 파울러, 브룩스 폭센, 곤잘로 Garcia, William Giang, Craig Gidney, Marissa Giustina, Raja Gosula, Alejandro Grajales Dau, Jonathan A. Gross, Michael C. Hamilton, Sean D. Harrington, Paula Heu, Jeremy Hilton, Markus R. Hoffmann, Sabrina Hong, Trent Huang, Ashley Huff, Justin Iveland, Evan Jeffrey, Zhang Jiang, Cody Jones, Julian Kelly, Seon Kim, Fedor Kostritsa, John Mark Kreikebaum, David Landhuis, Pavel Laptev, Lily Laws, Kenny Lee, Brian J. Lester, Alexander T. Lill, Wayne Liu, Aditya Locharla, Erik Lucero, Steven Martin, Anthony Megrant, Xiao Mi, Shirin Montazeri, Alexis Morvan, Ofer Naaman, Matthew Neeley, Charles Neill, Ani Nersisyan, Michael Newman, Jiun How Ng, Anthony Nguyen, Murray Nguyen, 레베카 Potter, Charles Rocque, Pedram Roushan, Kannan Sankaragomathi, Christopher Schuster, Michael J. Shearn, Aaron Shorter, Noah Shutty, Vladimir Shvarts, Jindra Skruzny, W. Clarke Smith, George Sterling, Marco Szalay, Douglas Thor, Alfredo Torres, Theodore White , Bryan WK Woo, Z. Jamie Yao, Ping Yeh, Juhwan Yu, Grayson Young, Adam Zalcman, Ningfeng Zhu, Nicholas Zobrist, Hartmut Neven, Vadim Smelyanskiy, Andre Petukhov, Alexander N. Korotkov, Daniel Sank 및 Yu Chen, “ 확장 가능한 양자 오류 수정의 누출 극복”(2022) 출판사: arXiv 버전 번호: 1.
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[58] F. Motzoi, JM Gambetta, P. Rebentrost 및 FK Wilhelm, "약한 비선형 큐비트의 누출 제거를 위한 단순 펄스" Physical Review Letters 103, 110501(2009) 출판사: American Physical Society.
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[59] Klaus Mølmerand Anders Sørensen "뜨거운 갇힌 이온의 다중 입자 얽힘" 물리적 검토 편지 82, 1835-1838(1999).
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[61] GS Paraoanu "초전도 큐비트의 마이크로파 유도 결합" 물리적 검토 B 74, 140504(2006).
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[62] Pavel Panteleevand Gleb Kalachev "점근적으로 좋은 양자 및 로컬로 테스트 가능한 고전 LDPC 코드"(2021) 출판사: arXiv 버전 번호: 2.
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[63] Chad Rigetti 및 Michel Devoret "선형 결합 및 고정 전이 주파수를 갖춘 초전도 큐비트의 완전 마이크로파 조정 가능 범용 게이트" Physical Review B 81, 134507(2010).
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[65] R. Raussendorf, J. Harrington 및 K. Goyal, “내결함성 단방향 양자 컴퓨터” Annals of Physics 321, 2242–2270(2006).
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[66] Joschka Roffe, Lawrence Z. Cohen, Armanda O. Quintavalle, Daryus Chandra 및 Earl T. Campbell, "바이어스 맞춤형 양자 LDPC 코드"(2022) 출판사: arXiv 버전 번호: 2.
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[67] Baptiste Royer, Shruti Puri 및 Alexandre Blais, "회로 QED에서 파라메트릭 구동을 통한 큐비트 패리티 측정" Science Advances 4, eaau1695(2018).
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[70] Neereja Sundaresan, Theodore J. Yoder, 김영석, Muyuan Li, Edward H. Chen, Grace Harper, Ted Thorbeck, Andrew W. Cross, Antonio D. Córcoles 및 Maika Takita, “다중 라운드의 일치 및 최대 우도 디코딩 하위 시스템 양자 오류 수정 실험”(2022).
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[71] David K. Tuckett, Andrew S. Darmawan, Christopher T. Chubb, Sergey Bravyi, Stephen D. Bartlett 및 Steven T. Flammia, "매우 편향된 노이즈를 위한 표면 코드 조정" 물리적 검토 X 9, 041031(2019).
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[72] Robert R. Tucci “QC 프로그래머를 위한 Cartan의 KAK 분해 소개”(2005) 출판사: arXiv 버전 번호: 1.
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[73] Xiao-Gang Wen "정확한 가용성 모델의 양자 주문" 물리적 검토 편지 90, 016803(2003).
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[74] Fei Yan, Philip Krantz, 성영규, Morten Kjaergaard, Daniel L. Campbell, Terry P. Orlando, Simon Gustavsson 및 William D. Oliver, “고충실도 10큐비트 게이트 구현을 위한 조정 가능한 커플 링 방식” 물리적 검토 적용 054062, 2018(XNUMX) 출판사: American Physical Society.
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[75] Yu Zhou, Zhenxing Zhang, Zelong Yin, Sainan Huai, Xiu Gu, Xiong Xu, Jonathan Allcock, Fuming Liu, Guanglei Xi, Qiaonian Yu, Hualiang Zhang, Mengyu Zhang, Hekang Li, Xiaohui Song, Zhan Wang, Dongning Zheng, Shuoming An , Yarui Zheng 및 Shengyu Zhang, "조정 가능한 초전도 큐비트를 위한 신속하고 무조건적인 매개변수 재설정 프로토콜" Nature Communications 12, 5924(2021) 출판사: Springer Science and Business Media LLC.
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인용

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[3] Jiaxuan Zhang, Yu-Chun Wu, Guo-Ping Guo, "색상 코드를 기반으로 한 실용적인 내결함성 양자 컴퓨팅 촉진", arXiv : 2309.05222, (2023).

[4] Oscar Higgott 및 Craig Gidney, "Sparse Blossom: 최소 가중치 매칭으로 코어 초당 백만 개의 오류 수정", arXiv : 2303.15933, (2023).

[5] Alex Townsend-Teague, Julio Magdalena de la Fuente, Markus Kesselring, "색상 코드를 유동적으로 만들기", arXiv : 2307.11136, (2023).

[6] Adam Siegel, Armands Strikis, Thomas Flatters 및 Simon Benjamin, "일시적 또는 영구적 결함이 있는 경우 양자 오류 수정을 위한 적응형 표면 코드", 퀀텀 7, 1065 (2023).

[7] Hector Bombin, Daniel Litinski, Naomi Nickerson, Fernando Pastawski 및 Sam Roberts, "ZX 미적분학으로 내결함성의 통합", arXiv : 2303.08829, (2023).

[8] V. Srinivasa, JM Taylor 및 JR Petta, "측파대를 통한 매개변수 구동 스핀 큐비트의 공동 매개 얽힘", arXiv : 2307.06067, (2023).

[9] Suhas Vittal, Poulami Das 및 Moinuddin Qureshi, "ERASER: 내결함성 양자 컴퓨팅을 위한 적응형 누출 억제를 향하여", arXiv : 2309.13143, (2023).

[10] Nicolas Delfosse 및 Adam Paetznick, “클리포드 회로의 시공간 코드”, arXiv : 2304.05943, (2023).

[11] Bence Hetényi와 James R. Wootton, "스핀 큐비트에 대한 양자 오류 수정 조정", arXiv : 2306.17786, (2023).

[12] Craig Gidney와 Dave Bacon, “베이컨이 적으면 임계값이 더 커짐”, arXiv : 2305.12046, (2023).

[13] Craig Gidney, “표면 코드 Y 기반에 대한 접근권 확보”, arXiv : 2302.07395, (2023).

[14] Gyorgy P. Geher, Ophelia Crawford 및 Earl T. Campbell, "Tangling 일정은 양자 오류 수정을 위한 하드웨어 연결 요구 사항을 완화합니다.", arXiv : 2307.10147, (2023).

위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2023-11-07 14:39:41). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.

가져올 수 없습니다 Crossref 인용 자료 마지막 시도 중 2023-11-07 14:39:40 : Crossref에서 10.22331 / q-2023-11-07-1172에 대한 인용 데이터를 가져올 수 없습니다. DOI가 최근에 등록 된 경우 이는 정상입니다.

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