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用于 Clifford 电路的低成本降噪

Low-Cost Noise Reduction for Clifford Circuits.

作者信息

Delfosse Nicolas, Tham Edwin

机构信息

IonQ Inc., 4505 Campus Drive, College Park, Maryland 20740, USA.

出版信息

Phys Rev Lett. 2025 Mar 7;134(9):090603. doi: 10.1103/PhysRevLett.134.090603.

DOI:10.1103/PhysRevLett.134.090603
PMID:40131032
Abstract

We propose a Clifford noise reduction (CliNR) scheme that provides a reduction of the logical error rate of Clifford circuit with lower overhead than error correction and without the exponential sampling overhead of error mitigation. CliNR implements Clifford circuits by splitting them into subcircuits that are performed using gate teleportation. A few random stabilizer measurements are used to detect errors in the resources states consumed by the gate teleportation. This can be seen as a teleported version of the coherent parity-check scheme [1-3], with offline fault-detection making it scalable. We prove that CliNR achieves a vanishing logical error rate for families of n-qubit Clifford circuits with size s such that nsp^{2} goes to 0, where p is the physical error rate, meaning that it reaches the regime ns=o(1/p^{2}), whereas the direct implementation is limited to s=o(1/p). Moreover, CliNR uses only 3n+1 qubits, 2s+o(s) gates and has zero rejection rate. This small overhead makes it more practical than quantum error correction in the near term and our numerical simulations show that CliNR provides a reduction of the logical error rate in relevant noise regimes.

摘要

我们提出了一种克利福德噪声降低(CliNR)方案,该方案能够降低克利福德电路的逻辑错误率,且开销低于纠错,同时没有误差缓解的指数采样开销。CliNR通过将克利福德电路拆分为使用门隐形传态执行的子电路来实现。一些随机稳定器测量用于检测门隐形传态所消耗的资源状态中的错误。这可以看作是相干奇偶校验方案[1 - 3]的一种隐形传态版本,通过离线故障检测使其具有可扩展性。我们证明,对于大小为s的n量子比特克利福德电路族,当nsp²趋于0时,CliNR实现了消失的逻辑错误率,其中p是物理错误率,这意味着它达到了ns = o(1/p²)的区域,而直接实现仅限于s = o(1/p)。此外,CliNR仅使用3n + 1个量子比特、2s + o(s)个门,并且拒绝率为零。这种小开销使得它在短期内比量子纠错更实用,并且我们的数值模拟表明,CliNR在相关噪声区域降低了逻辑错误率。

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