Kvantumos hibajavítás a felületi kódban. - Koherens hibák és kiolvasási hibák vizsgálata.
A gyakorlatban jól használható kvantumszámítógépekhez elengedhetetlen a kvantumos hibajavító kódok használata, amelyekkel meg lehet védeni a kvantumbiteket a környezeti zajtól. A legígéretesebbnek tartott kvantumkód az úgynevezett felületi kód, ami véletlenszerű bit-flip, illetve fázishibákkal szemben is bizonyítottan hatékonyan védi a kvantuminformációt. Az úgynevezett koherens hibák - ahol a környezet valamilyen kis unitér transzformációval hat a kvantumbitekre - hatása viszont nehezen modellezhető a felületi kódban numerikusan.
A koherens hibák egy osztályára Bravyi és szerzőtársai [1] a Fermionikus Lineáris Optika elméleti eszközeit használó szimulációs eljárást dolgoztak ki. Munkájukban azonban nem vették figyelembe a kiolvasási hibák hatását, amelyek a mai kvantumszámítógép-prototípusokban nagyon jelentősek.
Dolgozatomban a felületi kód hibajavítási hatékonyságát vizsgáltam a koherens hibák és kiolvasási hibák egyidejű fellépése esetén, Bravyiék szimulációs eljárását kiterjesztve. Meghatároztam a koherens és kiolvasási hibák együttes hibaküszöbét: ez közelítően megegyezik az inkoherens hibák és kiolvasási hibák együttes hibaküszöbével (ez utóbbi az irodalomból ismert). Ugyanakkor a szimulációkból kiderült, hogy a küszöb alatt, azaz kellően kis mértékű környezeti zajok mellett, a koherens hibák nagyobb logikai hibákhoz vezetnek, mint az inkoherens hibák, a kiolvasási hibák jelenlétében is.
A dolgozatomban bemutatott eredmények biztatóak lehetnek a felületi kód megvalósítását célzó projektek számára is.
[1] Bravyi, S., Englbrecht, M., König, R. et al. Correcting coherent errors with surface codes. npj Quantum Inf 4, 55 (2018)
szerző
-
Márton Áron
Fizika alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
