Corrección del error cuántico por debajo del umbral del código de superficie

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica
• Corrección de errores cuánticos
• Procesadores superconductores

Sus antecedentes:

• La corrección de errores cuánticos es crucial para la computación cuántica práctica, permitiendo los qubits lógicos con tasas de error suprimidas.
• La supresión del error exponencial requiere tasas de error físico por debajo de un umbral crítico.

Objetivo del estudio:

• Presentar corrección de error cuántico por debajo del umbral utilizando códigos de superficie en una nueva generación de procesadores superconductores.
• Para demostrar el rendimiento de los códigos de distancia-7 y distancia-5 con decodificación en tiempo real.

Principales métodos:

• Implementación de dos memorias de código de superficie por debajo del umbral (distancia-7 y distancia-5) en procesadores superconductores Willow.
• Integración de un decodificador en tiempo real para el código de distancia-5.
• Prueba de códigos de repetición hasta la distancia 29.

Principales resultados:

• Un código de distancia-7 logró un factor de supresión de la tasa de error lógico de 2,14 ± 0,02.
• El código de distancia-7 de 101 qubits exhibió una tasa de error del 0,143% ± 0,003% por ciclo.
• La memoria lógica excedió la vida útil del qubit físico por un factor de 2,4 ± 0,3.
• La decodificación en tiempo real logró una latencia promedio de 63 microsegundos a la distancia 5.
• Los códigos de repetición hasta la distancia 29 estaban limitados por errores correlacionados raros.

Conclusiones:

• La memoria cuántica demostrada opera más allá del punto de equilibrio, superando el rendimiento físico del qubit.
• El rendimiento por debajo del umbral se mantiene con la decodificación en tiempo real, crucial para la computación cuántica escalable.
• Los resultados indican el potencial para la realización de algoritmos cuánticos tolerantes a fallas a gran escala.