Preparazione senza misurazioni di stati dei codici di superficie con protocolli controdiabatici digitale-analogici

Abstract degli autori

Preparare stati di codici stabilizzatori con circuiti poco profondi è un elemento fondamentale per la correzione quantistica degli errori nel breve termine nei circuiti superconduttori, dove l’inizializzazione dello stato logico richiede correlazioni stabilizzatrici a quattro corpi ottenute tramite controlli nativi a uno e due corpi. Presentiamo un metodo digitale-analogico per preparare le varietà degli stati fondamentali dei codici di superficie. Il metodo sfrutta una proprietà strutturale del potenziale di gauge adiabatico, mappando i termini controdiabatici locali rispetto agli stabilizzatori in blocchi digitale-analogici sul layout superconduttore, mediante gate XY a due qubit con angolo fisso, rotazioni a un qubit ed evoluzioni analogiche dovute all’interazione di scambio. I blocchi vestiti generano operatori di ordine superiore, usati come ansatz variazionale per determinare i termini controdiabatici nell’ambito del formalismo del potenziale di gauge adiabatico di Sels-Polkovnikov. Confrontiamo griglie a scacchiera di stabilizzatori plaquette fino a 4 x 4; i casi su griglia quadrata corrispondono a codici di superficie ruotati, mentre quelli rettangolari permettono di esaminare la scalabilità del metodo. Per tutte le griglie, il metodo proposto genera la base controdiabatica dominante a quattro corpi e, per tempi di evoluzione brevi, migliora sostanzialmente la preparazione dello stato fondamentale rispetto all’evoluzione adiabatica senza correzioni. Generalizziamo inoltre la costruzione a reticoli di stabilizzatori n x m e mostriamo che la sintesi digitale-analogica può ridurre di un ordine di grandezza la profondità di entanglement. Nel loro insieme, questi risultati stabiliscono un collegamento diretto tra la geometria degli stabilizzatori, la struttura del potenziale di gauge controdiabatico e il controllo digitale-analogico per la preparazione senza misurazioni di stati di codici stabilizzatori su architetture superconduttrici a breve termine.