JP5898387B2 - 効率的なリソース状態の蒸留 - Google Patents
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Description
Claims (19)
- 少なくとも1つの高忠実度リソース状態を生成する方法であって、
古典的コードを選択するステップであって、前記古典的コードと関連付けられたコードワードのすべてが0 mod 2gの重みを有し、ここで、gは、2の正の整数乗である、前記選択するステップと、
ジェネレータの第1の組が、0 mod 2gの重みを保持し、且つ、ジェネレータの第2の組が、2g−1 mod 2gの重みを有するように、前記古典的コードをパンクチャするステップと、
前記ジェネレータの第1の組をスタビライザジェネレータの組に対してマッピングするステップと、
前記ジェネレータの第2の組を論理的演算子の組に対してマッピングするステップと、
複数の物理的キュービット内において相対的に低忠実度のリソース状態の組を生成するステップと、
前記スタビライザジェネレータの組及び前記論理的演算子の組によって表される量子コードに従って、前記物理的キュービットに対してデコーディングプロセスを実行するステップと、
計測値の組を提供するべく、その値が前記量子コードのスタビライザに対応している計測を前記物理的キュービットの組に対して実行するステップと、
を含む方法。 - 2gは、8に等しく、且つ、前記古典的コードを選択するステップは、次の形態の(m+1)×4mジェネレータ行列を有する古典的コードを選択するステップを有し、
- 前記古典的コードをパンクチャするステップは、最初のm−2ビットにおいて前記古典的コードをパンクチャするステップを含む、請求項2に記載の方法。
- 2gは、8に等しく、且つ、前記古典的コードを選択するステップは、次の形態のジェネレータ行列を有する古典的コードを選択するステップを含み、
- 相対的に低忠実度のマジック状態の組を生成するステップは、一連のゲートを介してパンクチャされた古典的コードによって前記複数の物理的キュービットをエンコーディングするステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 相対的に低忠実度のマジック状態の組を生成するステップは、前記複数の物理的キュービットにまたがって横断的な回転を適用するステップを更に含む、請求項5に記載の方法。
- Zタイプのスタビライザジェネレータに対応する前記計測値の組の第1の正確な一部に従って、複数の計測されていない物理的キュービットのうちの少なくとも1つに対して条件付き訂正を提供するステップを更に含む請求項1に記載の方法。
- 前記条件付き訂正は、前記複数の計測されていない物理的キュービットの前記少なくとも1つに対して適用される少なくとも1つのクリフォードゲートを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記計測値の組は、Xタイプのスタビライザジェネレータに対応する、計測値の第1の正確な一部及び計測値の第2の正確な一部を有し、
前記方法は、
前記計測値の前記第2の正確な一部が既定の望ましい値の組と一貫性を有していない場合に、前記複数の計測されていない物理的キュービット内に保存されている状態を破棄するステップと、
前記計測値の前記第2の正確な一部の全てが前記既定の望ましい値の組と一貫性を有している場合に、前記複数の計測されていない物理的キュービット内に保存されている前記状態を高忠実度リソース状態として受け入れるステップと、
を更に含む請求項7に記載の方法。 - 前記計測値の前記第1の正確な一部は、第1計測基底において前記複数の物理的キュービットの物理的キュービットの第1の組を計測することにより、取得され、且つ、前記計測値の第2の組は、前記第1計測基底とは異なる第2計測基底において物理的キュービットの第2の組を計測することにより、取得される、請求項9に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの高忠実度リソース状態及び前記相対的に低忠実度のリソース状態の組のそれぞれは、ハダマード演算子の+1固有状態と等価であるマジック状態を有する、請求項1に記載の方法。
- 複数の相対的に低忠実度のリソース状態から少なくとも1つの高忠実度リソース状態を生成するシステムであって、
パンクチャされた古典的コードに従って、論理的キュービットの組を複数の物理的キュービットにエンコーディングするエンコーディング回路と、
π/gのブロッホ球の軸を中心としてそれぞれの物理的キュービット内に保存されている状態に回転を適用するべく、前記相対的に低忠実度のリソース状態を消費する回転コンポーネントであって、gは、2の正の整数乗である、前記回転コンポーネントと、
前記複数の物理的キュービットの適切な一部内に保存された前記論理的キュービットの組を提供するべく、前記物理的キュービット内に保存され回転された論理状態をデコーディングするデコーディング回路であって、前記論理的キュービットの組の少なくとも1つは、高忠実度のマジック状態を有する、前記デコーディング回路と、
を備えるシステム。 - 前記エンコーディング回路は、前記複数の物理的キュービットを、スタビライザジェネレータの組と関連付けられた重ね合わせ及び前記パンクチャされた古典的コードと関連付けられたXタイプの論理的パウリ演算子を有する状態に、配置するように構成された一連の2キュービットゲートを含む、請求項12に記載のシステム。
- 前記デコーディング回路は、前記エンコーディング回路のものとは逆の順序で実行される前記一連の2キュービットゲートを含む、請求項13に記載のシステム。
- 前記一連の2キュービットゲートは、一連の制御NOT(CNOT)ゲートを含む、請求項13に記載のシステム。
- 前記回転コンポーネントは、物理的キュービットごとに、
前記物理的キュービット内に保存された前記状態を前記回転によって消費される前記相対的に低忠実度のリソース状態とエンタングルさせるように構成された2キュービットゲートであって、前記相対的に低忠実度のリソース状態は、補助キュービット内に保存される、前記2キュービットゲートと、
計測値を提供するべく、前記物理的キュービットを計測するように構成された計測アセンブリと、
前記計測値が望ましい値をとっている場合に、前記補助キュービット内に保存された前記状態が、π/gだけ前記ブロッホ球の前記軸を中心として回転された前記物理的キュービット内に保存された前記状態を表すように、2π/gの前記ブロッホ球の前記軸を中心とした前記補助キュービット内に保存された前記状態に対する回転を適用するように構成された条件付き回転ゲートと、
を含む、請求項12に記載のシステム。 - クリフォードゲートの組の少なくとも1つの高忠実度マジック状態を生成するシステムであって、
|eiπ/4>に等価である相対的に低忠実度の状態をそれぞれが保存する複数の物理的キュービットと、
デコーダであって、
0 mod 8の重みを有するコードワードの第1の組及び7 mod 8の重みを有するコードワードの第2の組を有するパンクチャされた古典的コードから導出された量子コードに従ってZタイプスタビライザジェネレータに対応する複数の物理的キュービットの第1の正確な一部を提供するべく、前記物理的キュービット内に保存された前記状態をデコーディングする第1の複数の量子ゲートと
計測値の第1の組を提供するべく、Zタイプのスタビライザジェネレータに対応する前記複数の物理的キュービットの第1の正確な一部を計測する第1の複数の計測アセンブリと、
を含む前記デコーダと、
訂正コンポーネントであって、
前記計測値の第1の組に従って、前記第1の正確な一部の部分ではない少なくとも1つの物理的キュービット内に保存された状態に対して、関連付けられた動作を条件付きで適用するようにそれぞれが構成された第2の複数の量子ゲートと、
訂正の後に、Xタイプのスタビライザジェネレータに対応する複数の物理的キュービットの第2の正確な一部を計測する計測アセンブリの第2の組と、
を含む前記訂正コンポーネントと、
を備えるシステム。 - 前記計測アセンブリの第1の組は、標準基底内のZタイプのスタビライザジェネレータに対応する前記複数の物理的キュービットの前記第1の正確な一部を計測するように構成されており、且つ、前記計測アセンブリの第2の組は、符号基底及びY基底のうちの1つの内部のXタイプのスタビライザジェネレータに対応する前記複数の物理的キュービットの第2の正確な一部を計測するように構成されている、請求項17に記載のシステム。
- 前記符号基底及び前記Y基底のうちの前記1つは、前記計測値の第1の組に従って選択される、請求項18に記載のシステム。
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