Mitigando erros em qubits lógicos

Códigos quânticos de correção de erros protegem informações quânticas, permitindo grandes computações quânticas, desde que as taxas de erro físico sejam suficientemente baixas. Combinamos pós-seleção com correção de erro de código de superfície através do uso de uma família parametrizada de decodificadores exclusivos, que são capazes de abortar em instâncias de decodificação que são consideradas muito difíceis. Desenvolvemos novos métodos de amostragem numérica para quantificar taxas de falha lógica com decodificadores exclusivos, assim como o equilíbrio em termos da quantidade de pós-seleção requerida. Para os decodificadores exclusivos mais discriminatórios, demonstramos um limiar de 50% sob ruído despolarizante para o código de superfície (ou 32 (1) % para o caso tolerante a falhas com erros de medição fenomenológicos), e até uma melhoria quadrática nas taxas de falha lógica abaixo do limiar. Além disso, surpreendentemente, com um critério de exclusão modesto, identificamos um regime em baixas taxas de erro onde a taxa de exclusão decai com a distância do código, fornecendo um caminho para computação quântica escalável e eficiente em termos de tempo com pós-seleção. Aplicamos nosso decodificador exclusivo ao protocolo de destilação de estado mágico 15 para 1, e relatamos uma redução de 75% no número de qubits físicos exigidos, e uma redução de 60% no volume total espaço-temporal necessário, incluindo a contagem de repetições requeridas para a pós-seleção. Também consideramos outras aplicações, como uma técnica de mitigação de erros, e em esquemas concatenados. Nosso trabalho destaca a importância da pós-seleção como uma ferramenta poderosa na correção de erros quânticos.