Circuiti sequenziali resilienti al rumore per generare ordine quantistico

Abstract degli autori

I circuiti sequenziali offrono una via ottimale a profondità lineare per preparare unitariamente stati quantistici ordinati a lungo raggio, ma il rumore a livello di circuito può essere molto più dannoso del rumore applicato dopo la preparazione: gli errori locali possono propagarsi attraverso i gate successivi e trasformarsi in difetti non locali che distruggono l’ordine bersaglio. In questo lavoro presentiamo classi di circuiti sequenziali unitari che preparano determinati ordini non banali in presenza di rumore di Pauli. Le nostre costruzioni sfruttano la struttura spaziale delle sindromi dello stato bersaglio, che in alcuni casi ci consente di sopprimere sistematicamente la propagazione degli errori usando gate strettamente locali. La strategia può essere applicata sia all’ordine con rottura di simmetria, di cui presentiamo un esempio 3D, sia all’ordine topologico, che mostriamo in una versione 4D del codice torico. Evidenziamo inoltre come questa stabilità agli errori richieda gate non-Clifford e come si possano usare cicli di misurazione e retroazione per stabilizzare anche stati di dimensione inferiore.