容错通用量子门操作的演示

量子计算机可以通过使用纠错码将逻辑量子信息冗余编码到多个量子比特中来抵御噪声。在操控逻辑量子态时，至关重要的是，由不完美操作引起的错误不会在量子寄存器中不受控制地传播。这要求对量子寄存器的所有操作都遵循容错电路设计，而这通常会增加实现的复杂性。在此，我们在一个囚禁离子量子计算机上，于两个逻辑量子比特上演示了一组容错通用门。特别是，我们利用了最近引入的标志容错范式，其中通过使用少量辅助“标志”量子比特来预示危险错误的存在与否。我们在两个七量子比特色码实例之间执行了一个逻辑双量子比特CNOT门，并且还容错地制备了一个逻辑魔态。然后，我们通过量子隐形传态将魔态从一个逻辑量子比特注入到另一个逻辑量子比特，实现了一个容错逻辑T门。我们观察到了容错的标志性特征，即与非容错实现相比具有更优越的性能。结合最近演示的重复量子纠错周期，这些结果为经纠错的通用量子计算打开了大门。