遠隔量子ゲートを用いた表面符号の実装

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2024-03-21
• タイトル: 遠隔量子ゲートを用いた表面符号の実装
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Surface code implementation with remote quantum gates
• 言語: jpn
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 東京大学大学院工学系研究科
• 著者所属: NTTコンピュータ&データサイエンス研究所
• 著者所属: NTTコンピュータ&データサイエンス研究所
• 著者名: 渡辺, 柊; 鈴木, 泰成; 徳永, 裕己
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 信頼性のある量子計算の実現には量子誤り訂正が不可欠であるが，量子誤り訂正の実装には大規模集積化された量子ビットが必要である．超伝導量子ビットは大規模な集積化が可能なデバイスの候補として注目されているため，その集積化技術が盛んに研究されている．一方，製造誤差に起因するチップ収率の限界から，実用に十分な数の超伝導量子ビットを 1 チップに搭載するのは困難であると予測されている．この問題はチップ間の遠隔量子ゲートを用いたマルチチップ技術で解決することができるが，一般にこうした遠隔量子ゲートはチップ内の局所的な量子ゲートと比べてゲート速度や忠実度が劣ることが多く，符号の性能に影響を与えることが懸念される．そこで，本研究では，性能の劣る遠隔量子ゲートを表面符号中で用いた場合にもたらされる影響を評価する数値評価を行い，遠隔量子ゲートが符号の性能に与える影響を数値的に明らかにした．また，エンタングルメント蒸留を用いることで遠隔量子ゲートの速度を犠牲にして忠実度を改善する手法を検討し，特にエンタングルメント生成を並列に実行可能な場合には蒸留を行うことで符号性能が改善することを示した．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: While quantum error correction is a vital technology to realize fault-tolerant quantum computing, it demands the large-scale integration of qubits. Since superconducting qubits are one of the most scalable quantum devices, their large-scale integration technology has been actively developed. On the other hand, the number of qubits that can be integrated into a single chip is expected to be limited since the yield of superconducting qubit chips would be limited due to manufacturing errors. Multi-chip technologies, i.e., integrating qubits on different chips and connecting them with remote quantum gates, can be used to resolve this issue. However, such remote quantum gates are typically slow and low-fidelity compared to local quantum gates within a chip, and they might degrade the performance of quantum error-correcting codes. In this paper, we numerically calculate the performance of surface codes implemented on separated chips and evaluate the impact of using remote quantum gates in quantum error correction. We also discussed how we can mitigate the negative effect by employing entanglement distillation to improve the fidelity of the remote quantum gate at the cost of its speed. Our results indicate that entanglement distillation can improve code performance when remote quantum gates can be executed in parallel.
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AA12894105
• 書誌情報: 研究報告量子ソフトウェア（QS）; 巻 2024-QS-11, 号 21, p. 1-9, 発行日 2024-03-21
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2435-6492
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会