Lattice Surgery med kvantfelskorrektion på IBM Nighthawk r1

Sammanfattning

Kvantdatorer har stor potential att utföra särskilt kraftfulla beräkningar för vissa typer av problem,men är i sin nuvarande form bruskänsliga, särskilt när problemstorleken ökar. Därför användskvantfelskorrektion, där kvanttillstånd lagras med extra redundans som logiska tillstånd. Genomupprepade rundor av partiella mätningar kan utfallen avkodas och fel identifieras, utan att detlogiska tillståndet kollapsar. I det här arbetet implementerades kvantfelskorrektion med roteradeytkoder, där avkodningen gjordes med MinimumWeight Perfect Matching. Därefter tillämpadeslattice surgery, för att flera ytkoder skulle kunna interagera. Ytkoden testades både genomsimulering med slumpmässiga injicerade fel och genom att köras på den fysiska kvantprocessornIBM Nighthawk r1. På kvantprocessorn testades även hur lattice surgery kan användas för att bildasammanflätade logiska Belltillstånd, och den logiska CNOT-grinden testades genom simulering.Enskilda ytkoder och avkodning på kvantprocessorn resulterade i 5–20% logiska fel för 2–14rundor, och när lattice surgery användes för att skapa ett Belltillstånd erhölls de teoretisktförväntade resultaten i över 85% av fallen vid 12 totala rundor. Resultaten tyder på att roteradeytkoder och lattice surgery har god potential att leda till effektiv, feltolerant kvantberäkning itakt med att större kvantprocessorer blir tillgängliga.