Inplace Access til Surface Code Y Basis

Inplace Access til Surface Code Y Basis

Tidsstempel: 8. april 2024 11:39

Craig Gidney

Google Quantum AI, Santa Barbara, California 93117, USA

Finn dette papiret interessant eller vil diskutere? Scite eller legg igjen en kommentar på SciRate.

Abstrakt

I denne artikkelen kuttet jeg kostnadene for Y-basismåling og initialisering i overflatekoden med nesten en størrelsesorden. Fusing av vridefekter diagonalt over overflatekodelappen når Y-grunnlaget i $lgulv d/2 rgulv + 2$ runder, uten å forlate avgrensningsboksen til lappen og uten å redusere kodeavstanden. Jeg bruker Monte Carlo-sampling for å benchmarke ytelsen til konstruksjonen under kretsstøy, og for å analysere fordelingen av logiske feil. Billig Y-basismåling reduserer kostnadene for S-porter og magiske tilstandsfabrikker, og låser opp Pauli-målingstomografi av overflatekode-qubits på plassbegrenset maskinvare.

Inplace Access til Surface Code Y Basis PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

Utvalgt bilde: En historisk progresjon av defektdiagrammer, som viser hvordan kostnadene for å nå overflatekode Y-grunnlaget har forbedret seg dramatisk over tid.

Populært sammendrag

Overflatekoden er en ledende utfordrer for kvantefeilkorrigeringskoden som skal brukes i storskala kvantedatamaskiner. Kvantefeilkorreksjon gjør det vanskelig å utføre noen typer operasjoner. Historisk sett var det lett å måle overflatekode-qubits i X- og Z-basene, men vanskelig å nå Y-grunnlaget. Dette er et problem fordi vanlige oppgaver, som å beregne en OG-port under superposisjon, involverer berøring av Y-grunnlaget. Over tid har kostnadene for å nå overflatekodens Y-grunnlag gått ned. Dette papiret kutter kostnadene med nesten ytterligere en faktor på 10.

► BibTeX-data

► Referanser

[1] Panos Aliferis, Daniel Gottesman og John Preskill, "Quantum accuracy threshold for concatenated distance-3 codes" arXiv preprint quant-ph/​0504218 (2005).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.quant-ph/​0504218

[2] Christian Kraglund Andersen, Ants Remm, Stefania Lazar, Sebastian Krinner, Nathan Lacroix, Graham J. Norris, Mihai Gabureac, Christopher Eichler og Andreas Wallraff, "Repeated quantum error detection in a surface code" Nature Physics 16, 875–880 (2020) ).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-020-0920-y

[3] Hector Bombin, Chris Dawson, Ryan V Mishmash, Naomi Nickerson, Fernando Pastawski og Sam Roberts, "Logical blocks for fault-tolerant topological quantum computation" arXiv preprint arXiv:2112.12160 (2021).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2112.12160

[4] Benjamin J Brown, Katharina Laubscher, Markus S Kesselring og James R Wootton, "Stikke hull og skjære hjørner for å oppnå Clifford-porter med overflatekoden" Physical Review X 7, 021029 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.021029

[5] Christopher Chamberland og Earl T Campbell "Universell kvantedatabehandling med vrifri og tidskodet gitterkirurgi" PRX Quantum 3, 010331 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010331

[6] Austin G Fowlerand Simon J Devitt "A bridge to lower overhead quantum computation" arXiv preprint arXiv:1209.0510 (2012).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1209.0510

[7] Austin G Fowlerand Craig Gidney "Low overhead quantum computation using lattice surgery" arXiv preprint arXiv:1808.06709 (2018).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1808.06709

[8] AG Fowler, M. Mariantoni, JM Martinis og AN Cleland, "Surface codes: Towards practice large-scale quantum computation" Phys. Rev. A 86, 032324 (2012) arXiv:1208.0928.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.032324

[9] Daniel Gottesman og Isaac L Chuang "Demonstrerer levedyktigheten til universell kvanteberegning ved bruk av teleportering og enkelt-qubit-operasjoner" Nature 402, 390 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 46503

[10] Craig Gidney og Martin Ekerå "Hvordan faktorisere 2048 bit RSA-heltall på 8 timer ved bruk av 20 millioner støyende qubits" Quantum 5, 433 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-04-15-433

[11] Craig Gidney og Austin Fowler "A little smaller surface code S gate" arXiv preprint arXiv:1708.00054 (2017).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1708.00054

[12] Craig Gidney og Austin G Fowler "Effektive magiske tilstandsfabrikker med en katalysert CCZ til 2T transformasjon" Quantum 3, 135 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-04-30-135

[13] Craig Gidney, Michael Newman, Austin Fowler og Michael Broughton, "A fault-tolerant honeycomb memory" Quantum 5, 605 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-12-20-605

[14] Craig Gidney "Stim: a fast stabilizer circuit simulator" Quantum 5, 497 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-07-06-497

[15] Craig Gidney "Stability Experiments: The Overlooked Dual of Memory Experiments" Quantum 6, 786 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-08-24-786

[16] Craig Gidney "Data for "Inplace Access to the Surface Code Y Basis"" Zenodo (2023).
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.7487893

[17] Thomas Häner, Samuel Jaques, Michael Naehrig, Martin Roetteler og Mathias Soeken, "Forbedrede kvantekretser for elliptiske kurvediskrete logaritmer" Post-kvantekryptering: 11. internasjonale konferanse, PQCrypto 2020, Paris, Frankrike, 15–17 april, Proceedings, 2020 12100, 425 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-030-44223-1_23

[18] Clare Horsman, Austin G Fowler, Simon Devitt og Rodney Van Meter, "Surface code quantum computing by lattice surgery" New Journal of Physics 14, 123011 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​14/​12/​123011

[19] Aleksander Kubica, Beni Yoshida og Fernando Pastawski, "Unfolding the color code" New Journal of Physics 17, 083026 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​8/​083026

[20] Daniel Litinski "A game of surface codes: Large-scale quantum computing with lattice surgery" arXiv preprint arXiv:1808.02892 (2018).

[21] Matt McEwen, Dave Bacon og Craig Gidney, "Relaxing Hardware Requirements for Surface Code Circuits using Time-dynamics" (2023).
https://​/​doi.org/​10.48550/​ARXIV.2302.02192
https: / / arxiv.org/ abs / 2302.02192

[22] Jonathan E Moussa "Transversal Clifford-porter på foldede overflatekoder" Physical Review A 94, 042316 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.042316

[23] Brett Victor "Media for Thinking the Unthinkable" (2013) [Online; åpnet 12. desember 2022].
http://​/​worrydream.com/​#!/​MediaForThinkingTheUnthinkable

[24] Adam Jozef Zalcman, Alan Derk, Alan Ho, Alex Opremcak, Alexander Korotkov, Alexandre Bourassa, Andre Gregory Petukhov, Andreas Bengtsson, Andrew Dunsworth, Anthony Megrant, Austin Fowler, Bálint Pató, Benjamin Chiaro, Benjamin Villalonga, Brian Burkett, Brooks Riley Foxen , Catherine Erickson, Charles Neill, Chris Quintana, Cody Jones, Craig Michael Gidney, Daniel Eppens, Daniel Sank, Dave Landhuis, David A Buell, Doug Strain, Dvir Kafri, Edward Farhi, Eric Ostby, Erik Lucero, Evan Jeffrey, Fedor Kostritsa , Frank Carlton Arute, Hartmut Neven, Igor Aleiner, Jamie Yao, Jarrod Ryan McClean, Jeremy Patterson Hilton, Jimmy Chen, Jonathan Arthur Gross, Joseph Bardin, Josh Mutus, Juan Atalaya, Julian Kelly, Kevin Miao, Kevin Satzinger, Kostyantyn Kechedzhi, Kunal Arya, Marco Szalay, Marissa Giustina, Masoud Mohseni, Matt McEwen, Matt Trevithick, Matthew Neeley, Matthew P Harrigan, Michael Broughton, Michael Newman, Murphy Yuezhen Niu, Nicholas Bushnell, Nicholas Redd, Nicholas Rubin, Ofer Naaman, Orion Martin, Paul Victor Klimov, Pavel Laptev, Pedram Roushan, Ping Yeh, Rami Barends, Roberto Collins, Ryan Babbush, Sabrina Hong, Sean Demura, Sean Harrington, Seon Kim, Sergei Isakov, Sergio Boixo, Ted White, Thomas E O'Brien, Trent Huang, Trevor Mccourt, Vadim Smelyanskiy, Vladimir Shvarts, William Courtney, Wojtek Mruczkiewicz, Xiao Mi, Yu Chen og Zhang Jiang, "Eksponentiell undertrykkelse av bit- eller faseflippfeil med repeterende kvantefeilkorreksjon" Nature (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-021-03588-y

[25] Youwei Zhao, Yangsen Ye, He-Liang Huang, Yiming Zhang, Dachao Wu, Huijie Guan, Qingling Zhu, Zuolin Wei, Tan He, Sirui Cao, Fusheng Chen, Tung-Hsun Chung, Hui Deng, Daojin Fan, Ming Gong, Cheng Guo, Shaojun Guo, Lianchen Han, Na Li, Shaowei Li, Yuan Li, Futian Liang, Jin Lin, Haoran Qian, Hao Rong, Hong Su, Lihua Sun, Shiyu Wang, Yulin Wu, Yu Xu, Chong Ying, Jiale Yu, Chen Zha, Kaili Zhang, Yong-Heng Huo, Chao-Yang Lu, Cheng-Zhi Peng, Xiaobo Zhu og Jian-Wei Pan, "Realization of an Error-Correcting Surface Code with Superconducting Qubits" Physical Review Letters 129 (2022) .
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.129.030501

Sitert av

[1] Jiaxuan Zhang, Yu-Chun Wu og Guo-Ping Guo, "Tilrettelegging for praktisk feiltolerant kvanteberegning basert på fargekoder", arxiv: 2309.05222, (2023).

[2] Yangsen Ye, Tan He, He-Liang Huang, Zuolin Wei, Yiming Zhang, Youwei Zhao, Dachao Wu, Qingling Zhu, Huijie Guan, Sirui Cao, Fusheng Chen, Tung-Hsun Chung, Hui Deng, Daojin Fan, Ming Gong, Cheng Guo, Shaojun Guo, Lianchen Han, Na Li, Shaowei Li, Yuan Li, Futian Liang, Jin Lin, Haoran Qian, Hao Rong, Hong Su, Shiyu Wang, Yulin Wu, Yu Xu, Chong Ying, Jiale Yu, Chen Zha, Kaili Zhang, Yong-Heng Huo, Chao-Yang Lu, Cheng-Zhi Peng, Xiaobo Zhu og Jian-Wei Pan, "Logical Magic State Preparation with Fidelity beyond the Destillation Threshold on a Superconducting Quantum Processor", Fysiske gjennomgangsbrev 131 21, 210603 (2023).

[3] Craig Gidney, Michael Newman, Peter Brooks og Cody Jones, "Yoked surface codes", arxiv: 2312.04522, (2023).

[4] Gyorgy P. Geher, Ophelia Crawford og Earl T. Campbell, "Tangling timeplans eases hardware connectivity requirements for quantum error correction", arxiv: 2307.10147, (2023).

[5] Nick S. Blunt, György P. Gehér og Alexandra E. Moylett, "Samstilling av en enkel kjemiapplikasjon for kvantefeilkorreksjonsprimitiver", Fysisk gjennomgang forskning 6 1, 013325 (2024).

[6] Craig Gidney, "Renere magiske tilstander med krokinjeksjon", arxiv: 2302.12292, (2023).

[7] Michael E. Beverland, Shilin Huang og Vadym Kliuchnikov, "Feiltoleranse for stabilisatorkanaler", arxiv: 2401.12017, (2024).

[8] György P. Gehér, Campbell McLauchlan, Earl T. Campbell, Alexandra E. Moylett og Ophelia Crawford, "Feilkorrigert Hadamard-gate simulert på kretsnivå", arxiv: 2312.11605, (2023).

[9] György P. Gehér, Ophelia Crawford og Earl T. Campbell, "Tangling Schedules Eases Hardware Connectivity Requirements for Quantum Error Correction", PRX Quantum 5 1, 010348 (2024).

Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2024-04-09 03:49:08). Listen kan være ufullstendig fordi ikke alle utgivere gir passende og fullstendige sitasjonsdata.

On Crossrefs siterte tjeneste ingen data om sitering av verk ble funnet (siste forsøk 2024-04-09 03:49:06).

Denne artikkelen er utgitt i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) tillatelse. Opphavsrett forblir hos de opprinnelige rettighetshaverne som forfatterne eller institusjonene deres.

Tidstempel:

Mer fra Kvantejournal