优于物理错误率的逻辑量子比特与重复纠错演示
量子物理
2024-11-19 v3
摘要
量子计算机的前景取决于其扩展至大系统规模的能力，例如以容错方式运行包含超过1亿次操作的量子计算。这进而要求将错误抑制到与计算规模成反比的水平。作为迈向这一宏伟目标的一步，我们在 trapped-ion QCCD 处理器上进行了实验，通过使用容错编码和纠错，我们能够将逻辑错误率抑制到低于物理错误率的水平。具体而言，我们将编码在 [[7,1,3]] 码中的逻辑量子比特纠缠，其错误率比物理层面低 9.8 倍至 500 倍；并将基于 Knill 的 C4/C6 方案编码在 [[12,2,4]] 码中的逻辑量子比特纠缠，根据对后选择的审慎使用，其错误率比物理层面低 4.7 倍至 800 倍。此外，我们演示了使用 [[12,2,4]] 码的重复纠错，其逻辑错误率低于对应重复 CNOT 的物理电路基线，并且有证据表明，每个由超过 100 个物理 CNOT 组成的纠错周期的错误率接近于两个物理 CNOT 的错误率。这些结果标志着从含噪中等规模量子计算向可靠量子计算的转变，并展示了迈向大规模容错量子计算的先进能力。
引用
@article{arxiv.2404.02280,
title = {Demonstration of logical qubits and repeated error correction with better-than-physical error rates},
author = {A. Paetznick and M. P. da Silva and C. Ryan-Anderson and J. M. Bello-Rivas and J. P. Campora and A. Chernoguzov and J. M. Dreiling and C. Foltz and F. Frachon and J. P. Gaebler and T. M. Gatterman and L. Grans-Samuelsson and D. Gresh and D. Hayes and N. Hewitt and C. Holliman and C. V. Horst and J. Johansen and D. Lucchetti and Y. Matsuoka and M. Mills and S. A. Moses and B. Neyenhuis and A. Paz and J. Pino and P. Siegfried and A. Sundaram and D. Tom and S. J. Wernli and M. Zanner and R. P. Stutz and K. M. Svore},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.02280},
year = {2024}
}
备注
(v1) 13 pages, 8 figures; (v2) Fixed typos, added authors; (v3) Added Carbon details (instead of separate article), improved decoder, got more data, added authors, fixed misinterpreted physical teleportation baseline, added a figure, and fixed typos