Corrección experimental de errores cuánticos por debajo del umbral del código de superficie mediante supresión de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la Información Cuántica
• Computación Cuántica
• Corrección de Errores Cuánticos

Sus antecedentes:

• La computación cuántica escalable se basa en la corrección de errores cuánticos (QEC) para suprimir los errores.
• Los errores de fugas, donde la información cuántica escapa del subespacio computacional, plantean un desafío significativo para la escalabilidad de QEC.
• Estos errores de fugas crean errores de larga duración y correlacionados que dificultan el rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Demostrar una memoria cuántica operando por debajo del umbral de error mediante la implementación de una arquitectura de supresión de fugas totalmente microondas.
• Revertir la escala por encima del umbral causada por errores de fugas no mitigados en sistemas cuánticos.
• Permitir implementaciones más avanzadas de corrección de errores cuánticos.

Principales métodos:

• Implementación de una arquitectura de supresión de fugas totalmente microondas.
• Utilización de un código de superficie de distancia 7 para codificar qubits lógicos.
• Integración de una unidad de reducción de fugas eficiente en hardware para qubits de datos y reinicio rápido para qubits auxiliares.

Principales resultados:

• Se logró un factor de supresión de errores lógicos de Λ=1,40(6), lo que demuestra la operación por debajo del umbral de error.
• Se revirtió con éxito la perjudicial escala por encima del umbral (Λ<1) causada previamente por errores de fugas.
• Se suprimió la población media de fugas en un factor de 72 a 6,4(5)×10^{-4} después de 40 ciclos.

Conclusiones:

• La arquitectura de control totalmente microondas demostrada es viable para suprimir errores críticos a escala.
• Este enfoque allana el camino para el desarrollo de técnicas de corrección de errores cuánticos más avanzadas.
• La supresión eficaz de fugas es crucial para lograr una computación cuántica tolerante a fallos.