Realización de la corrección de error cuántico de tres qubits con circuitos superconductores

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica es la computación cuántica.
• Corrección de errores cuánticos Corrección de errores cuánticos
• Circuitos superconductores en circuitos superconductores.

Sus antecedentes:

• Las computadoras cuánticas ofrecen aceleraciones exponenciales, pero son propensas a errores.
• Los códigos de corrección de errores cuánticos son esenciales para mantener la coherencia cuántica.
• Los códigos de tres qubits son la forma más simple, codifican un qubit en tres.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar los códigos de corrección de errores de fase y bit-flip en un circuito superconductor.
• Para implementar una puerta de tres qubits para la corrección de errores.
• Para mostrar una insensibilidad de primer orden a los errores.

Principales métodos:

• Codificación de un estado cuántico en un estado entrelazado de tres qubits.
• La inducción de errores de un solo qubit (bit-flip y fase-flip).
• Decodificar el síndrome de error y aplicar una puerta correctiva de tres qubits (puerta Toffoli).

Principales resultados:

• Logró 85±1% de fidelidad para la acción clásica de la puerta Toffoli.
• Se logró una fidelidad de 78±1% para la matriz de proceso cuántico ideal.
• Insensibilidad demostrada de primer orden a los errores, como se predijo.

Conclusiones:

• Los códigos de tres qubits implementados corregen efectivamente los errores de un solo qubit.
• Este enfoque es prometedor para la tecnología cuántica escalable cuando se combina con tiempos de coherencia mejorados.
• La concatenación de códigos en un dispositivo de nueve qubits podría corregir errores arbitrarios de un solo qubit.