量子コンピューティング：高忠実度リュードベリ量子シミュレーターにおける消失変換
Nature 622, 7982 doi: 10.1038/s41586-023-06516-4
量子科学にとって、誤りを最小化し理解することは、雑音の多い中規模量子（NISQ）デバイスと、フォールトトレラント量子計算の探究のどちらにおいても極めて重要である。このような状況の中、リュードベリ原子アレイは優れた系のサイズを有する重要なプラットフォームとして登場し、消失誤り変換の一形態である、単一原子分解能でのリーク誤りの検出によって、誤り訂正しきい値を大幅に改善できる可能性がある方法を示唆する提案がなされている。しかし、リュードベリ原子アレイにおける2キュービットのエンタングルメント忠実度は、競合技術に後れを取っており、この種の消去変換は、物質を用いたキュービットでは一般的にはまだ実現されていない。今回我々は、リュードベリ量子シミュレーターを用いた、消失変換と、高忠実度のベル状態生成の両方を実証する。アルカリ土類原子の高速撮像によって観測された消失誤りを伴うデータを削除すると、≥ 0.9971−13+10というベル状態忠実度が達成され、これは、残った状態準備誤りを補正すると≥ 0.9985−12+7に改善された。我々はさらに、量子相転移をまたいで長距離秩序を準断熱的に準備する量子シミュレーション実験に消失変換を適用し、シミュレーション結果に対するこうした誤りの隠れた影響を明らかにした。今回の成果は、リュードベリ原子を用いたエンタングルメントが0.999という領域の忠実度を達成し得ることを実証するとともに、より高い忠実度は技術的改良の問題であって、消失変換がNISQデバイスにおいてどのように利用できるかを示している。これらの手法は、長寿命のキュービット付き量子誤り訂正符号に直接つながる可能性がある。
