Universal fault-tolerant quantum computing with stabilizer codes
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Notice bibliographique
Résumé
The quantum logic gates used in the design of a quantum computer should be both universal, meaning arbitrary quantum computations can be performed, and fault-tolerant, meaning the gates keep errors from cascading out of control. A number of no-go theorems constrain the ways in which a set of fault-tolerant logic gates can be universal. These theorems are very restrictive, and conventional wisdom holds that a universal fault-tolerant logic gate set cannot be implemented natively, requiring us to use costly distillation procedures for quantum computation. Here, we present a general framework for universal fault-tolerant logic with stabilizer codes, together with a no-go theorem that reveals the very broad conditions constraining such gate sets. Our theorem applies to a wide range of stabilizer code families, including concatenated codes and conventional topological stabilizer codes such as the surface code. The broad applicability of our no-go theorem provides a new perspective on how the constraints on universal fault-tolerant gate sets can be overcome. In particular, we show how nonunitary implementations of logic gates provide a general approach to circumvent the no-go theorem, and we present a rich landscape of constructions for logic gate sets that are both universal and fault-tolerant. That is, rather than restricting what is possible, our no-go theorem provides a signpost to guide us to new, efficient architectures for fault-tolerant quantum computing.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle