근각 장치에서 측정 없는 결함 허용 양자 오류 수정

논리 큐비트는 양자 오류 수정(QEC) 사이클을 반복 수행함으로써 탈동조화로부터 보호될 수 있습니다. 결함 허용 QEC 알고리즘은 실제로 원칙적으로 임의의 긴 시간 동안 작동하는 양자 메모리를 실현하기 위해 고려 중인 특정 하드웨어 플랫폼에 맞게 컴파일되어야 합니다. 모든 회로 구성 요소는 노이즈가 있는 것으로 가정해야 하며, 노이즈 형태에 대한 특정 가정이 이루어지지 않는 한 그렇습니다. 현대의 QEC 스킴은 측정 순서와 고전적 정보의 피드 포워드가 신뢰할 수 있을 만큼 빠르게 또는 전혀 실행되지 못하는 물리적 아키텍처에서 실험적으로 구현하기 어렵습니다. 여기에서는 회로에서 사용되는 모든 구성 요소에 대해 완전히 결함 허용적인 큐비트를 측정하지 않고 QEC 사이클을 수행하는 새로운 스킴을 제공합니다. 우리의 스킴은 기본 코드에 대한 유일한 요구 사항이 횡단 게이트인 저거리 CSS 코드에 대해 사용할 수 있습니다. Steane 유형 EC와 유사하게, 우리는 오류를 논리 보조 큐비트에 일관되게 복사하지만, 그 후 보조 시스템으로부터 논리 데이터 큐비트에 일관된 피드백 작업을 적용합니다. 논리 보조 큐비트 또한 측정 없이 결함 허용적으로 준비됩니다. 우리는 플래그 큐비트 기반 EC 사이클과 비교하여 이 스킴의 논리 실패율을 벤치마킹합니다. 우리의 스킴이 실행 가능한 매개변수 영역을 정리하고, 우리의 스킴으로 유익한 QEC의 손익 분기점을 달성하는 데 필요한 물리적 오류율을 추정합니다. 우리는 이 스킴이 이온 포획 및 트위저 배열에서 중성 원자를 통해 어떻게 구현될 수 있을지 개괄합니다. 최근 시연된 원자 셔틀링 및 본질적인 다원자 리드베르크 게이트의 능력으로, 우리는 적당한 회로 깊이와 우리의 스킴의 유익한 성능을 달성하면서 결함 허용성을 깨지 않습니다. 이러한 결과는 중간 회로 측정을 지원하지 않는 하드웨어 아키텍처에서 실용적인 결함 허용 QEC를 가능하게 합니다. 미국 물리학회에 2024년 발표됨