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通过子空间展开解码量子错误。

Decoding quantum errors with subspace expansions.

作者信息

McClean Jarrod R, Jiang Zhang, Rubin Nicholas C, Babbush Ryan, Neven Hartmut

机构信息

Google Inc., 340 Main Street, Venice, CA, 90291, USA.

出版信息

Nat Commun. 2020 Jan 31;11(1):636. doi: 10.1038/s41467-020-14341-w.

DOI:10.1038/s41467-020-14341-w
PMID:32005804
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6994666/
Abstract

With rapid developments in quantum hardware comes a push towards the first practical applications. While fully fault-tolerant quantum computers are not yet realized, there may exist intermediate forms of error correction that enable practical applications. In this work, we consider the idea of post-processing error decoders using existing quantum codes, which mitigate errors on logical qubits using post-processing without explicit syndrome measurements or additional qubits beyond the encoding overhead. This greatly simplifies the experimental exploration of quantum codes on real, near-term devices, removing the need for locality of syndromes or fast feed-forward. We develop the theory of the method and demonstrate it on an example with the perfect [[5, 1, 3]] code, which exhibits a pseudo-threshold of p ≈ 0.50 under a single qubit depolarizing channel applied to all qubits. We also provide a demonstration of improved performance on an unencoded hydrogen molecule.

摘要

随着量子硬件的快速发展,人们开始推动其首次实际应用。虽然完全容错的量子计算机尚未实现,但可能存在中间形式的纠错方法,可实现实际应用。在这项工作中,我们考虑使用现有量子码对错误解码器进行后处理的想法,这种方法通过后处理减轻逻辑量子比特上的错误,而无需进行明确的综合征测量或超出编码开销的额外量子比特。这极大地简化了在真实的近期设备上对量子码的实验探索,消除了对综合征局部性或快速前馈的需求。我们发展了该方法的理论,并在完美的[[5, 1, 3]]码示例中进行了演示,在对所有量子比特应用单比特去极化信道的情况下,该码表现出约为0.50的伪阈值。我们还展示了在未编码氢分子上性能的提升。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/da1e/6994666/3913b0955a24/41467_2020_14341_Fig4_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/da1e/6994666/2cfa3dba6e97/41467_2020_14341_Fig1_HTML.jpg
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