표면 코드의 일관된 오류 및 판독 오류

표면 코드의 일관된 오류 및 판독 오류

아론 마튼1 야노스 K. 아스보스(János K. Asbóth)1,2

1Műegyetem rkp. 부다페스트 공과대학 물리학 연구소 이론 물리학과. 3., H-1111 부다페스트, 헝가리
2Wigner 물리학 연구 센터, H-1525 부다페스트, PO Box 49., 헝가리

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추상

우리는 표면 코드에 대한 판독 오류와 일관성 오류, 즉 결정론적 위상 회전의 결합된 효과를 고려합니다. 우리는 물리적 큐비트를 마요라나 페르미온으로 매핑하는 것을 통해 최근 개발된 수치적 접근 방식을 사용합니다. 우리는 현상학적 수준에서 처리되는 판독 오류가 있는 경우 이 접근 방식을 사용하는 방법을 보여줍니다. 잠재적으로 잘못 기록된 결과가 있는 완벽한 투영 측정과 여러 번의 반복 측정 라운드입니다. 우리는 해당 오류 채널(무작위 Pauli-Z 및 판독 오류)의 임계값에 가까운 오류율을 사용하여 이러한 오류 조합에 대한 임계값을 찾습니다. 논리 오류의 척도로 최악의 충실도를 사용하는 임계 오류율 값은 2.6%입니다. 임계값 아래로 코드를 확장하면 논리 수준 오류의 일관성이 급격히 손실되지만 오류율은 해당 비간섭 오류 채널보다 높습니다. 또한 일관성 및 판독 오류율을 독립적으로 변경하고 표면 코드가 판독 오류보다 일관성 오류에 더 민감하다는 것을 발견했습니다. 우리의 연구는 완벽한 판독을 통해 일관된 오류에 대한 최근 결과를 판독 오류도 발생하는 실험적으로 보다 현실적인 상황으로 확장합니다.

긴 계산을 수행하려면 양자 컴퓨터가 작업하는 양자 정보가 환경 소음으로부터 보호되어야 합니다. 이를 위해서는 QEC(양자 오류 수정)가 필요합니다. 이를 통해 각 논리 큐비트는 여러 물리적 큐비트의 집합적인 양자 상태로 인코딩됩니다. 우리는 수치 시뮬레이션을 사용하여 가장 유망한 양자 오류 정정 코드인 표면 코드(Surface Code)가 소위 일관성 오류(교정 오류의 일종)와 판독 오류의 조합으로부터 양자 정보를 얼마나 잘 보호할 수 있는지 연구했습니다. 우리는 오류 수준이 임계값 미만인 한 코드가 확장됨에 따라 Surface Code가 더 나은 보호를 제공한다는 것을 발견했습니다. 이 임계값은 다른 오류 조합, 즉 비일관성 오류(양자 환경과의 얽힘으로 인해 발생하는 오류 유형) 및 판독 오류의 잘 알려진 임계값에 가깝습니다. 또한 (첨부 이미지 참조) Surface Code가 일관된 오류보다 판독 오류에 대해 더 강력하다는 사실도 발견했습니다. 우리는 소위 현상학적 오류 모델을 사용했습니다. 우리는 노이즈 채널을 매우 정확하게 모델링했지만 양자 회로 수준에서 코드 모델링을 수행하지 않았습니다.

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