1牛津大学材料系,Parks Road,Oxford OX1 3PH,英国
2量子运动,9 Sterling Way,伦敦 N7 9HJ,英国
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抽象
无论是在制造阶段还是在量子计算过程中,例如由于宇宙射线等高能事件,构成纠错码的量子位都可能变得不可操作。 此类缺陷可能对应于单个量子位或簇,并且可能会严重破坏代码以产生逻辑错误。 在本文中,我们探索了一种新颖的“自适应”方法,用于对缺陷晶格进行表面码量子纠错。 我们证明,将适当的缺陷检测算法与已识别区域的隔离相结合,可以在有限代码大小下保留量子纠错的优势,但代价是量子位开销随缺陷大小而缩放。 我们的数字表明代码的阈值不需要受到显着影响; 例如,对于每个逻辑量子位中重复出现小缺陷的特定场景,噪声阈值为 $2.7%$(相对于无缺陷情况为 $2.9%$)。 这些结果为大规模量子计算机的实验实施铺平了道路,因为缺陷是不可避免的。
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►参考
[1] 奥斯汀·G·福勒、马泰奥·马里安托尼、约翰·M·马蒂尼斯和安德鲁·N·克莱兰。 表面代码:迈向实用的大规模量子计算。 《物理评论 A》,86 (3),2012 年 10.1103 月。86.032324/physreva.XNUMX。
https:///doi.org/10.1103/physreva.86.032324
[2] 克雷格·吉德尼和马丁·埃克拉。 如何使用 2048 万个噪声量子位在 8 小时内分解 20 位 RSA 整数。 量子,5:433,2021 年 10.22331 月。2021/q-04-15-433-XNUMX。
https://doi.org/10.22331/q-2021-04-15-433
[3] 通过循环纠错对比特或相位错误进行指数抑制。 自然,595 (7867):383–387,2021。10.1038/s41586-021-03588-y。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / s41586-021-03588-y
[4] 彼得·W·肖尔。 减少量子计算机存储器退相干的方案。 物理。 修订版 A,52:R2493–R2496,1995 年 10.1103 月。52/ PhysRevA.2493.RXNUMX。
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.52.R2493
[5] 芭芭拉·M·特哈尔. 量子存储器的量子纠错。 现代物理学评论,87 (2):307–346,2015 年 10.1103 月。87.307/revmodphys.XNUMX。
https:///doi.org/10.1103/revmodphys.87.307
[6] 厄尔·T·坎贝尔、芭芭拉·M·特哈尔和克里斯托夫·威洛。 通往容错通用量子计算的道路。 《自然》,549 (7671):172–179,2017 年 10.1038 月。23460/natureXNUMX。
https:/ / doi.org/10.1038/nature23460
[7] 约翰·M·马蒂尼斯. 使超导量子处理器免受伽马射线和宇宙射线产生的量子位衰变和相关错误的影响。 2020/s10.1038-41534-021-00431。
https://doi.org/10.1038/s41534-021-00431-0
[8] CD Wilen、S. Abdullah、NA Kurinsky、C. Stanley、L. Cardani、G. D'Imperio、C. Tomei、L. Faoro、LB Ioffe、CH Liu、A. Opremcak、BG Christensen、JL DuBois 和 R .麦克德莫特。 超导量子位中的相关电荷噪声和弛豫误差。 《自然》,594 (7863):369–373,2021 年 10.1038 月。41586/s021-03557-5-XNUMX。
https://doi.org/10.1038/s41586-021-03557-5
[9] 解决大型超导量子位阵列中宇宙射线造成的灾难性错误爆发。 自然物理学,18 (1):107–111,2021 年 10.1038 月。41567/s021-01432-8-XNUMX。
https://doi.org/10.1038/s41567-021-01432-8
[10] J. Vala、KB Whaley 和 DS Weiss。 可寻址原子系统中量子位丢失的量子纠错。 物理。 修订版 A,72:052318,2005 年 10.1103 月。72.052318/PhysRevA.XNUMX。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.052318
[11] Alejandro Bermudez、徐晓思、Ramil Nigmatullin、Joe O'Gorman、Vlad Negnevitsky、Philipp Schindler、Thomas Monz、UG Poschinger、Cornelius Hempel、Jonathan Home 等。 评估俘获离子处理器在容错量子计算方面的进展。 物理评论 X,7 (4):041061,2017。10.1103/physrevx.7.041061。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physrevx.7.041061
[12] Iris Cong、Harry Levine、Alexander Keesling、Dolev Bluvstein、王胜涛和 Mikhail D. Lukin。 使用里德伯原子进行硬件高效、容错的量子计算。 2021/ARXIV.10.48550。
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.2105.13501
[13] 娜塔莉·C·布朗、迈克尔·纽曼和肯尼思·R·布朗。 使用子系统代码处理泄漏。 新物理学杂志,21 (7): 073055,2019 年 10.1088 月。1367/2630-3372/abXNUMX。
https:/ / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ab3372
[14] 本杰明·J·布朗、凯瑟琳娜·劳布舍尔、马库斯·S·凯塞林和詹姆斯·R·伍顿。 戳孔、偷工减料,实现克利福德大门表面代码化。 物理。 修订版 X,7:021029,2017 年 10.1103 月。7.021029/PhysRevX.XNUMX。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.021029
[15] 通过缩放表面代码逻辑量子位来抑制量子错误。 自然,614(7949):676-681,2023。https://doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1。
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1
[16] 徐谦、Alireza Seif、颜浩雄、Nam Mannucci、Bernard Ousmane Sane、Rodney Van Meter、Andrew N. Cleland 和梁江。 针对芯片级灾难性错误的分布式量子纠错。 2022/ARXIV.10.48550。
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.2203.16488
[17] 托马斯·M·斯塔斯、肖恩·D·巴雷特和安德鲁·C·多尔蒂。 存在丢失时拓扑代码的阈值。 物理评论快报,102 (20),2009 年 10.1103 月。102.200501/physrevlett.XNUMX。
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.102.200501
[18] 永山翔太、奥斯汀·G·福勒、多米尼克·霍斯曼、西蒙·J·德维特和罗德尼·范·米特。 对有缺陷的晶格进行表面代码纠错。 新物理学杂志,19 (2): 023050,2017 年 10.1088 月。1367/2630-5918/aaXNUMX。
https:/ / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa5918
[19] 詹姆斯·M·奥格、侯赛因·安瓦尔、梅赛德斯·吉梅诺-塞戈维亚、托马斯·M·斯塔斯和丹·E·布朗。 具有制造错误的表面代码的容错阈值。 物理评论 A,96 (4),2017 年 10.1103 月。96.042316/physreva.XNUMX。
https:///doi.org/10.1103/physreva.96.042316
[20] 阿曼兹·斯特里基斯、西蒙·C·本杰明和本杰明·J·布朗。 量子计算可在具有制造缺陷的平面量子位阵列上进行扩展。 arXiv 电子印刷品,艺术。 arXiv:2111.06432,2021 年 10.48550 月。2111.06432/arXiv.XNUMX。
https://doi.org/10.48550/arXiv.2111.06432
的arXiv:2111.06432
[21] 亚当·佩兹尼克和本·W·雷查特。 仅具有横向门和纠错的通用容错量子计算。 物理评论快报,111 (9),2013 年 10.1103 月。111.090505/physrevlett.XNUMX。
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.111.090505
[22] 奥斯卡·希戈特和尼古拉斯·P·布吕克曼。 通过规范固定和减少的量子位开销,对高阈值的子系统进行编码。 《物理评论 X》,11 (3),2021 年 10.1103 月。11.031039/physrevx.XNUMX。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physrevx.11.031039
[23] Christophe Vuillot、Lingling Lao、Ben Criger、Carmen Garcí a Almudéver、Koen Bertels 和 Barbara M Terhal。 代码变形和晶格手术是规范固定的。 新物理学杂志,21 (3):033028,2019 年 10.1088 月。1367/2630-0199/abXNUMX。
https:/ / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ab0199
[24] 马特·麦克尤恩、戴夫·培根和克雷格·吉德尼。 使用时间动态放宽表面代码电路的硬件要求。 2023/arXiv.10.48550。
https://doi.org/10.48550/arXiv.2302.02192
[25] 约施卡·罗夫、大卫·R·怀特、西蒙·伯顿和厄尔·坎贝尔。 在量子低密度奇偶校验码领域进行解码。 物理评论研究,2 (4),2020 年 10.1103 月。2.043423/physrevresearch.XNUMX。
https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.2.043423
[26] 尼古拉斯·德尔福斯和吉尔·泽莫尔。 量子擦除通道上表面码的线性时间最大似然解码。 物理评论研究,2 (3),2020 年 10.1103 月。2.033042/physrevresearch.XNUMX。
https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.2.033042
[27] Poulami Das、Christopher A. Pattison、Srilatha Manne、Douglas Carmean、Krysta Svore、Moinuddin Qureshi 和 Nicolas Delfosse。 用于容错量子计算的可扩展解码器微架构。 2020/ARXIV.10.48550。
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.2001.06598
[28] 普拉米·达斯、阿迪亚·洛查拉和科迪·琼斯。 Lilliput:一种基于轻量级低延迟查找表的解码器,用于近期量子纠错。 2021/ARXIV.10.48550。
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.2108.06569
[29] Swamit S. Tannu、Zachary A. Myers、Prashant J. Nair、Douglas M. Carmean 和 Moinuddin K. Qureshi。 通过硬件管理的纠错来控制量子计算机的指令带宽。 第 50 届 IEEE/ACM 国际微架构研讨会论文集,MICRO-50 '17,第 679–691 页,美国纽约州纽约市,2017 年。计算机协会。 ISBN 9781450349529/10.1145。
https:/ / doi.org/10.1145/ 3123939.3123940
[30] 卢卡·斯科里奇、丹·E·布朗、肯顿·M·巴恩斯、尼尔·I·吉莱斯皮和厄尔·T·坎贝尔。 并行窗口解码可实现可扩展的容错量子计算。 2022/ARXIV.10.48550。
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.2209.08552
[31] 铃木康成、杉山刚典、新井智亲、王燎、井上浩二、谷本辉夫。 Q3de:一种容错量子计算机架构,用于处理宇宙射线引起的多位突发错误。 2022 年第 55 届 IEEE/ACM 国际微架构研讨会 (MICRO),第 1110–1125 页,2022 年。10.1109/MICRO56248.2022.00079。
https:/ / doi.org/ 10.1109/ MICRO56248.2022.00079
[32] 安德鲁·理查兹. 牛津大学高级研究计算。 2015 年 10.5281 月。22558/zenodo.XNUMX。
https:///doi.org/10.5281/zenodo.22558
被引用
[1] Sophia Fuhui Lin、Joshua Viszlai、Kaitlin N. Smith、Gokul Subramanian Ravi、Charles Yuan、Frederic T. Chong 和 Benjamin J. Brown,“缺陷量子位阵列上改编表面代码的经验开销”, 的arXiv:2305.00138, (2023).
[2] Armands Strikis、Simon C. Benjamin 和 Benjamin J. Brown,“量子计算可在具有制造缺陷的平面量子位阵列上扩展”, 物理评论应用19 6,064081(2023).
[3] Asmae Benhemou、Kaavya Sahay、Lingling Lao 和 Benjamin J. Brown,“使用颜色代码解码器最大限度地减少表面代码故障”, 的arXiv:2306.16476, (2023).
[4] David Aasen、Jeongwan Haah、Parsa Bonderson、Zhenghan Wang 和 Matthew Hastings,“死量子位存在下的容错 Hastings-Haah 代码”, 的arXiv:2307.03715, (2023).
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