Relaxando os requisitos de hardware para circuitos de código de superfície usando dinâmica de tempo

Relaxando os requisitos de hardware para circuitos de código de superfície usando dinâmica de tempo

Carimbo de data / hora: 7 de novembro de 2023 9h37
Requisitos de hardware flexíveis para circuitos de código de superfície usando inteligência de dados PlatoBlockchain de dinâmica de tempo. Pesquisa vertical. Ai.

Matt McEwen1, Dave Bacon2e Craig Gidney1

1Google Quantum AI, Santa Barbara, Califórnia 93117, EUA
2Google Quantum AI, Seattle, Washington 98103, EUA

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Sumário

A típica visão independente do tempo dos códigos de correção quântica de erros (QEC) esconde uma liberdade significativa na decomposição em circuitos que são executáveis ​​em hardware. Usando o conceito de regiões de detecção, projetamos circuitos QEC dinâmicos no tempo diretamente, em vez de projetar códigos QEC estáticos para decompor em circuitos. Em particular, melhoramos as construções de circuito padrão para o código de superfície, apresentando novos circuitos que podem ser incorporados em uma grade hexagonal em vez de uma grade quadrada, que podem usar portas ISWAP em vez de portas CNOT ou CZ, que podem trocar dados de qubit e medir funções e que movem patches lógicos pela grade física do qubit durante a execução. Todas essas construções não usam camadas de porta emaranhadas adicionais e exibem essencialmente o mesmo desempenho lógico, tendo pegadas teraquop dentro de 25% do circuito de código de superfície padrão. Esperamos que esses circuitos sejam de grande interesse para os engenheiros de hardware quântico, porque eles alcançam essencialmente o mesmo desempenho lógico que os circuitos de código de superfície padrão, ao mesmo tempo que relaxam as demandas de hardware.

Resumo popular

QEC é vital para a futura computação quântica tolerante a falhas, e o código de superfície é um dos códigos QEC mais comuns direcionados para realização experimental e tem requisitos de circuito alcançáveis, mas difíceis: uma grade quadrada de qubits capaz de executar portas CNOT/CZ em alta velocidade. fidelidade. Utilizando o novo conceito de detecção de regiões, projetamos novos circuitos para implementação do código de superfície, melhorando em diversos aspectos as construções anteriores. Em particular, fornecemos circuitos que são incorporados em uma grade hexagonal em vez de uma grade quadrada, que podem usar portas ISWAP em vez de portas CNOT ou CZ e que movem patches lógicos ao redor da grade física de qubit durante a execução. Todas essas construções não utilizam camadas de porta emaranhadas adicionais e exibem essencialmente o mesmo desempenho lógico. Essas novas liberdades relaxam os requisitos de hardware, ajudando a permitir futuras implementações do código de superfície.

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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 e R. Barends, “Removendo vazamentos erros correlacionados induzidos na correção de erros quânticos supercondutores” 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 , Paul Conner, Alexander L. Crook, Ben Curtin, Dripto M. Debroy, Sean Demura, Andrew Dunsworth, Catherine Erickson, Reza Fatemi, Vinicius S. Ferreira, Leslie Flores Burgos, Ebrahim Forati, Austin G. Fowler, Brooks Foxen, Gonzalo 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, Rebecca 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 Yoo, Grayson Young, Adam Zalcman, Ningfeng Zhu, Nicholas Zobrist, Hartmut Neven, Vadim Smelyanskiy, Andre Petukhov, Alexander N. Korotkov, Daniel Sank e Yu Chen, “ Superando vazamentos na correção de erros quânticos escalável” (2022) Editor: arXiv Número da versão: 1.
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[59] Klaus Mølmerand Anders Sørensen “Emaranhamento de multipartículas de íons aprisionados a quente” Physical Review Letters 82, 1835–1838 (1999).
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[60] Adam Paetznick, Christina Knapp, Nicolas Delfosse, Bela Bauer, Jeongwan Haah, Matthew B. Hastings e Marcus P. da Silva, “Desempenho de códigos Floquet planares com qubits baseados em Majorana” (2022) Editor: arXiv Número da versão: 2.
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[61] GS Paraoanu “Acoplamento de qubits supercondutores induzido por micro-ondas” Physical Review B 74, 140504 (2006).
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[62] Pavel Panteleev e Gleb Kalachev “Códigos LDPC clássicos assintoticamente bons e localmente testáveis” (2021) Editor: arXiv Número da versão: 2.
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[63] Chad Rigetti e Michel Devoret “Portas universais totalmente sintonizáveis ​​por micro-ondas em qubits supercondutores com acoplamentos lineares e frequências de transição fixas” Physical Review B 81, 134507 (2010).
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[72] Robert R. Tucci “Uma introdução à decomposição KAK de Cartan para programadores de controle de qualidade” (2005) Editor: arXiv Número da versão: 1.
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[73] Xiao-Gang Wen “Pedidos Quânticos em um Modelo Solúvel Exato” Cartas de Revisão Física 90, 016803 (2003).
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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 e Shengyu Zhang, “Protocolo de reinicialização paramétrica rápida e incondicional para qubits supercondutores ajustáveis” Nature Communications 12, 5924 (2021) Editor: Springer Science and Business Media LLC.
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Citado por

[1] JF Marques, H. Ali, BM Varbanov, M. Finkel, HM Veen, SLM van der Meer, S. Valles-Sanclemente, N. Muthusubramanian, M. Beekman, N. Haider, BM Terhal e L. DiCarlo , “Unidades de redução de vazamento totalmente em micro-ondas para correção de erros quânticos com qubits transmon supercondutores”, Cartas de Revisão Física 130 25, 250602 (2023).

[2] Hector Bombin, Chris Dawson, Terry Farrelly, Yehua Liu, Naomi Nickerson, Mihir Pant, Fernando Pastawski e Sam Roberts, “Complexos tolerantes a falhas”, arXiv: 2308.07844, (2023).

[3] Jiaxuan Zhang, Yu-Chun Wu e Guo-Ping Guo, “Facilitando a computação quântica prática tolerante a falhas baseada em códigos de cores”, arXiv: 2309.05222, (2023).

[4] Oscar Higgott e Craig Gidney, “Sparse Blossom: corrigindo um milhão de erros por segundo central com correspondência de peso mínimo”, arXiv: 2303.15933, (2023).

[5] Alex Townsend-Teague, Julio Magdalena de la Fuente e Markus Kesselring, “Floquetificando o Código de Cores”, arXiv: 2307.11136, (2023).

[6] Adam Siegel, Armands Strikis, Thomas Flatters e Simon Benjamin, “Código de superfície adaptativo para correção de erros quânticos na presença de defeitos temporários ou permanentes”, Quântico 7, 1065 (2023).

[7] Hector Bombin, Daniel Litinski, Naomi Nickerson, Fernando Pastawski e Sam Roberts, “Unificando sabores de tolerância a falhas com o cálculo ZX”, arXiv: 2303.08829, (2023).

[8] V. Srinivasa, JM Taylor e JR Petta, “Enredamento mediado por cavidade de qubits de spin acionados parametricamente via bandas laterais”, arXiv: 2307.06067, (2023).

[9] Suhas Vittal, Poulami Das e Moinuddin Qureshi, “ERASER: Rumo à supressão adaptativa de vazamento para computação quântica tolerante a falhas”, arXiv: 2309.13143, (2023).

[10] Nicolas Delfosse e Adam Paetznick, “Códigos espaço-tempo dos circuitos Clifford”, arXiv: 2304.05943, (2023).

[11] Bence Hetényi e James R. Wootton, “Adaptando a correção de erros quânticos para girar qubits”, arXiv: 2306.17786, (2023).

[12] Craig Gidney e Dave Bacon, “Menos Bacon, Mais Limiar”, arXiv: 2305.12046, (2023).

[13] Craig Gidney, “Acesso local à base do código Y de superfície”, arXiv: 2302.07395, (2023).

[14] Gyorgy P. Geher, Ophelia Crawford e Earl T. Campbell, “Tangling Schedules facilita os requisitos de conectividade de hardware para correção de erros quânticos”, arXiv: 2307.10147, (2023).

As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2023-11-07 14:39:41). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

Não foi possível buscar Dados citados por referência cruzada durante a última tentativa 2023-11-07 14:39:40: Não foi possível buscar os dados citados por 10.22331 / q-2023-11-07-1172 do Crossref. Isso é normal se o DOI foi registrado recentemente.

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