実験的表面コード閾値以下の量子誤り訂正（全マイクロ波漏洩抑制による）

科学分野:

• 量子情報科学
• 量子コンピューティング
• 量子誤り訂正

背景:

• スケーラブルな量子コンピューティングは、エラーを抑制するために量子誤り訂正（QEC）に依存しています。
• 量子情報が計算サブスペースからエスケープする漏洩エラーは、QECのスケーラビリティにとって大きな課題です。
• これらの漏洩エラーは、パフォーマンスを妨げる長寿命で相関したエラーを作成します。

研究 の 目的:

• 全マイクロ波漏洩抑制アーキテクチャを実装することにより、エラー閾値を下回る量子メモリを実証すること。
• 量子システムにおける未処置の漏洩エラーによって引き起こされる閾値を超えるスケーリングを逆転させること。
• より高度な量子誤り訂正の実装を可能にすること。

主な方法:

• 全マイクロ波漏洩抑制アーキテクチャの実装。
• 距離7の表面コードを使用して論理量子ビットをエンコードしました。
• データ量子ビット用のハードウェア効率的な漏洩削減ユニットと、アンシラ量子ビット用の高速リセットを統合しました。

主要な成果:

• 論理エラー抑制係数Λ=1.40(6)を達成し、エラー閾値を下回る動作を実証しました。
• 漏洩エラーによって以前引き起こされていた閾値を超えるスケーリング（Λ<1）を逆転させました。
• 40サイクル後、平均漏洩人口を72倍抑制し、6.4(5)×10^{-4}にしました。

結論:

• 実証された全マイクロ波制御アーキテクチャは、重要なエラーを大規模に抑制するために実行可能です。
• このアプローチは、より高度な量子誤り訂正技術の開発への道を開きます。
• フォールトトレラントな量子コンピューティングを実現するには、効果的な漏洩抑制が不可欠です。