ナノスケールデバイス：サイクリックな誤り訂正によるビット誤りや位相誤りの指数関数的抑制

量子コンピューティングの潜在能力を実現するには、論理誤り率が十分低くなければならない。多くの応用では10⁻¹⁵という低い誤り率が要求されるが、最新の量子プラットフォームの物理誤り率は、通常10⁻³付近である。量子誤り訂正は、誤りを検出して訂正できるよう、量子論理情報を多くの物理キュービットに分散させることによって、この差を埋められる見込みがある。物理誤り率が特定のしきい値未満であり、計算過程にわたって安定であれば、符号化された論理キュービット状態の誤りは物理キュービットの数が増えるにつれて指数関数的に抑制できる。今回我々は、超伝導キュービットの二次元グリッドに組み込まれた一次元反復符号を実装して、ビット反転誤りや位相反転誤りの指数関数的抑制を実証し、それによって、キュービット数を5から21に増加させた時にラウンド当たりの論理誤りを100分の1以下に低下させた。重要なのは、この誤り抑制が50ラウンドの誤り訂正にわたって安定なことである。我々はまた、誤り相関を高精度で解析する方法を導入することで、量子誤り訂正を行いながら誤り局所性を評価することも可能にした。さらに我々は、同一デバイス上で二次元表面符号を用いて小さな論理キュービットによる誤り検出を行い、一次元符号と二次元符号の両方の結果が、単純な脱偏極誤りモデルを用いた数値シミュレーションと一致することを示す。今回の実験的実証は、超伝導キュービットを用いるスケーラブルなフォールトトレラント量子コンピューターを構築するための基礎をもたらすものである。

目次へ戻る