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Luthra e Owens dimostrano la chirurgia QLDPC su Quantinuum H2-2
Surabhi Luthra e Alex Owens presentano una dimostrazione su hardware di misurazioni logiche di Pauli indirizzate individualmente mediante chirurgia QLDPC sul processore a ioni intrappolati H2-2 di Quantinuum. Nei loro esperimenti usano un g
Quantum.world Team · Scritto con l’IA · verificato ·
Surabhi Luthra e Alex Owens presentano una dimostrazione su hardware di misurazioni logiche di Pauli indirizzate individualmente mediante chirurgia su codici quantistici a controllo di parità a bassa densità (QLDPC). Il loro articolo, inviato ad arXiv il 28 ottobre, descrive esperimenti sul processore a ioni intrappolati H2-2 di Quantinuum, in cui un gadget ausiliario a sette qubit misura un qubit logico in un blocco di codice a due qubit.
Il risultato risponde a un requisito pratico delle architetture QLDPC: le operazioni devono poter agire su un qubit codificato senza distruggere l’altro. I ricercatori hanno misurato l’operatore logico X di un codice a bicicletta generalizzato [[10,2,3]], poi hanno usato un secondo gadget per misurare un operatore logico Z commutante sul qubit spettatore. Riferiscono che i qubit del gadget possono essere riutilizzati tra le due misurazioni.
Un gadget a sette qubit agisce su un qubit logico
I codici QLDPC possono codificare più qubit logici in un blocco condiviso, ma questa codifica compatta rende più difficili le operazioni selettive. Nel protocollo di chirurgia, il blocco di codice viene temporaneamente accoppiato a un gadget ausiliario. Le misurazioni dei controlli del gadget rivelano il valore logico di Pauli scelto; le correzioni di fusione separano quindi il gadget e riportano il blocco di dati nel suo spazio di codice.
Il processore H2-2 dispone di 56 qubit, connettività tra tutti i qubit e capacità di misurazione e reset durante il circuito. Gli esperimenti con il gadget hanno impiegato 27 qubit: 10 qubit di dati, 10 qubit per il controllo degli stabilizzatori e sette qubit del gadget. Gli stessi qubit del gadget sono stati riutilizzati per le misurazioni sequenziali prima di X e poi di Z.
«Questi risultati costituiscono una convalida su hardware della primitiva di chirurgia generalizzata alla base della computazione basata su Pauli per le architetture QLDPC.»
Scrivono Surabhi Luthra e Alex Owens, autori dell’articolo.
Controlli ripetuti abbassano il limite misurato del tasso di errore
In un singolo ciclo, la misurazione di X ha registrato un tasso di errore dello 0,72%, con un intervallo di credibilità al 95% compreso tra lo 0,32% e l’1,41%, rispetto alla preparazione logica verificata. Rispetto a una successiva misurazione trasversale distruttiva, il tasso di errore è stato dell’1,03%, con un intervallo al 95% compreso tra lo 0,60% e l’1,65%. La misurazione del gadget in un singolo ciclo è di per sé vulnerabile a una singola lettura errata di un controllo.
Per il test con misurazioni ripetute, il team ha estratto la sindrome del gadget su tre cicli e ha decodificato l’intera sequenza delle sindromi, anziché ricorrere a un semplice voto a maggioranza. I ricercatori non hanno registrato errori logici in 957 esecuzioni che hanno superato la verifica, ponendo il tasso di errore al di sotto dello 0,26% con una credibilità del 95%. Questo limite dipende dalla verifica: senza di essa, la stessa esecuzione su tre cicli ha prodotto 10 errori in 1000 esecuzioni.
Il qubit spettatore sopravvive alla misurazione
Gli autori hanno verificato se la chirurgia preservasse il qubit non indirizzato, leggendolo dopo aver misurato il qubit associato. Nell’esperimento di misurazione di X su tre cicli, il tasso di errore del qubit spettatore è stato dello 0,21%, con un intervallo di credibilità al 95% compreso tra lo 0,04% e lo 0,67%. Nel test sequenziale, il secondo gadget ha misurato la Z logica del qubit spettatore con un tasso di errore dell’1,12%, con un intervallo al 95% compreso tra lo 0,60% e l’1,94%.
L’articolo descrive il lavoro come una dimostrazione a distanza minima e la decodifica avviene offline. Gli autori individuano nella decodifica in tempo reale con feed-forward, nelle misurazioni di prodotti logici di Pauli e nei test su codici a distanza maggiore i passi ancora necessari verso una computazione basata su Pauli su scala più ampia. Per ora, il risultato su hardware riportato comprende un codice [[10,2,3]], un gadget a sette qubit e un limite verificato del tasso di errore nella misurazione su tre cicli inferiore allo 0,26%.