量子信息从量子的两个计算状态中泄漏到其他能量状态是量子误差校正的主要挑战。在操作错误校正算法期间,泄漏会随着时间的推移而构建,并通过多数相互作用扩散。这会导致相关的误差,从而降低了逻辑误差的指数抑制,从而挑战了量子误差校正的可行性,这是通往耐故障量子计算的路径。在这里,我们在一个量子处理器上演示了一个距离3的表面代码和距离-21位 - 翼型式代码,该量子处理器为每个循环中的所有量子机删除泄漏。这缩短了泄漏的寿命,并削弱了其传播和引起相关错误的能力。我们报告了编码逻辑状态的数据量量量量的稳态泄漏人群的降低,整个设备的平均泄漏群体低于1×10 -3。我们的泄漏清除过程有效地将系统返回到计算基础上。将其添加到代码电路中会防止泄漏诱导跨周期的相关误差。通过这种证明可以包含泄漏的证明,我们已经解决了在大规模上进行实用量子误差校正的关键挑战。
相关工作:QEC代码构建的先前计算方法仅限于找到与图形[3]相关的代码子类(但不是编码电路)的子类,或者基于昂贵的数值贪婪搜索查找稳定器代码[4]。也已经开发了基于ML的方法,例如[5 - 8]。[7]还设定了寻找代码及其编码电路的任务,但这是使用涉及连续参数化门的各种量子电路完成的,这导致了更为昂贵的数值模拟,最终仅是近似QEC方案。我们基于RL的方法不依赖于任何人提供的电路Ansatz,可以直接使用任何给定的离散门集,并且能够利用高效的Clifford模拟。特别是,我们能够发现较大量子数(14 vs 15)和较大的代码距离(4 vs 5)的代码和编码电路。
该研讨会旨在将各种各样的受众汇集在一起,这些受众由理论家,实验家和努力努力在量子设备中致力于故障可得到弹性,并为参与者提供一个平台,以交流思想,共享见解以及目前对量子误差纠正和缓解各个方面的先进研究。经过处理的主题包括其他减轻误差策略,经典和量子误差校正代码,新颖的量子算法和设备技术。
信息理论被许多人视为交流的数学理论。通常,“交流”一词描述了一个场景,涉及两个交换信息的物理遥远的各方,但可能同样涉及两个暂时的政党。后者会导致跨时间而不是跨空间引起的通信,通常称为信息存储[8],即,将信息编码到物理设备中以便在以后的时间点上检索,并有效,准确地检索。在1948年的开创性论文中,克劳德·香农(Claude Shannon,1916-2001)表明,所有类型的信息(IMEMEN,文本,视频等)可以使用位,即零和一个来传达,并且在存储的情况下存在相同的语句。为了存储一块信息,必须使用位对其进行编码,并将这些位放在可靠的物理设备上,最好是非挥发性的设备,即不需要电流以保留该信息。高密度非挥发器设备的最早例子(超越了数千年的打孔卡和书面介质)可能是磁性存储器的最早例子。在这项1950年代的技术中,使用不同的磁化贴剂在可磁性胶带上组织了钻头。在接下来的几十年中,对较高存储量的需求增加使这项技术向前发展成为硬盘驱动器,近年来,这扫清了通往固态驱动器的道路。尽管自引入以来,数字存储设备却努力达到不断增长的存储需求以来,虽然卷的数量增加了10个数量级。虽然卷的数量增加了10个数量级。
Alexei Yu。 kitaev:拓扑量子代码(1996-2003)受到身体保护的量子计算(1997)与非亚伯人Anyons进行计算(1997)CSS-CSS-to-Holdomologicy Dictionary(1998)魔术状态蒸馏(1999-2004)量子电线中的Majorana Modes(2000)Alexei Yu。kitaev:拓扑量子代码(1996-2003)受到身体保护的量子计算(1997)与非亚伯人Anyons进行计算(1997)CSS-CSS-to-Holdomologicy Dictionary(1998)魔术状态蒸馏(1999-2004)量子电线中的Majorana Modes(2000)
•噪声恶魔使用任意K-Local(有限的Pauli重量)门具有通用计算能力(例如1- Quit(连续)门)。•噪声恶魔的速度有限(我们希望)。•您的计算能力较小 - 仅非全世界的克利福德门和测量值。
其中| 0⟩= E 1和| 1⟩= e 2,a,b∈C和| A | 2 + | b | 2 = 1。复数A和B称为振幅。状态|据说ψ⟩是在国家的诉讼中| 0⟩和| 1⟩。如果有一个真实的θ,则振幅a和b被相对相差异。更一般而言,n量子位系统的状态是长度n的2 n位吻合的叠加。给定n量子状态| ψ1⟩,。。。,| ψn⟩,这些量子位的总系统的状态由简单张量|给出。 ψ1⟩⊗···| ψn⟩。对于简洁起见,我们可能会省略张量的产品符号,如| 00⟩= | 0⟩⊗| 0⟩。与量子误差校正相关的许多多量量子状态不能写入简单的张量;这些称为纠缠状态。本节稍后给出了准备纠缠状态的程序。纠缠状态的一个例子是贝尔状态| 00⟩ + | 11⟩√
量子误差校正通过将其编码为较大的量子系统1,2来保护脆弱的量子信息。这些额外的自由度可实现错误的检测和校正,但也增加了编码逻辑量子的控制复杂性。容忍故障的电路在控制逻辑量子位时包含错误的传播,对于在实践3-6中实现错误抑制至关重要。尽管容忍故障设计原则上有效,但以前尚未在具有本机噪声特征的错误校正物理系统中证明它。在这里,我们实验表明,使用13个捕获的离子量子箱进行了培根 - 逻辑量子量的制备,测量,旋转和稳定剂测量的耐断层电路。当我们将这些容忍故障的方案与非耐受耐受的协议进行比较时,我们会看到在存在噪声的情况下逻辑原则的错误率显着降低。易于故障设计的结果是在离线误差校正后的平均状态准备和测量误差为0.6%,克利福德门误差为0.3%。此外,我们准备了超过蒸馏阈值7的忠诚度的魔术状态,证明了通用耐断层控制所需的所有关键单量成分。这些结果表明,耐断层电路可以在当前量子系统中高度准确的逻辑原始素。有了改进的两倍大门和中间测量的使用,可以实现稳定的逻辑量子。
13量子错误校正5 13.1 PERES代码。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 13.1.1位浮动错误。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 13.1.2编码和校正。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 13.2 Shor的9 Quit代码。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 13.2.1相流误差。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 13.2.2一般单量子误差。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 13.2.3码代码。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 13.2.4单量子误差的Kraus分解。。。。。。。。。。9 13.3量子误差校正元素。。。。。。。。。。。。。。。。。10 13.3.1编码逻辑信息。。。。。。。。。。。。。。。 div>。 div>。 div>10 13.3.2基尔克拉苍蝇修改条件。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>11 13.3.3量子锤结合。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>11 13.3.4距离和代码的距离。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>12 13.4稳定器代码。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>12 13.1.1稳定器量子误差的一般理论crorcecting代码。 div>。 div>12 13.4.2复形和表面代码。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。。。。。。。。。。。13