GSJ24Factory Klasse

Implementiert die magische Zustandsanbaufabrik von Gidney, Shutty und Jones (2024) zur Herstellung logischer >>|<<T⟩Zustände aus Vorgängen auf physischer Ebene.

Der Magische Zustandsanbau wächst allmählich die Größe und Zuverlässigkeit eines magischen Zustands innerhalb eines Oberflächencodepatches, wobei ungefähr die gleiche Anzahl physischer Tore wie eine Gitteroperation CNOT Gate mit entsprechender Zuverlässigkeit verwendet wird. Der Ansatz verfeinert Ideen von Knill (1996), Jones (2016), Chamberland (2020), Gidney (2023/2024), Bombin (2024) und Hirano (2024).

Im Vergleich zu früheren Ansätzen der Magischen Zustandsdestillation verwendet der Anbau eine Größenordnung weniger Qubit-Runden, um logische Fehlerraten so niedrig wie 2·10⁻⁹ unter 10⁻¹ uniform depolarisierender Schaltkreisgeräusche zu erreichen. Durch die Halbierung des Schaltkreisrauschens auf 5·10⁻⁴ wird die erreichbare logische Fehlerrate auf 4·10⁻¹¹ verbessert.

Die Factory wird durch vorrechente Simulationsdaten (von Monte Carlo Sampling at https://doi.org/10.5281/zenodo.13777072) parametrisiert, die physische Fehlerraten (logical_error, num_qubits, Volume, Schritte) für unterstützte Entfernungspaare zugeordnet.

Hyperparameter: Abstand: Tupel (d_color, d_surface) zur Angabe des Farbcodeabstands und des Oberflächencodeabstands, der im Anbauprotokoll verwendet wird. Unterstützte Werte sind (3, 15) und (5, 15). Größerer Farbcodeabstand (5 vs. 3) führt zu niedrigeren logischen Fehlerraten zu Kosten einer höheren Qubitanzahl und mehr Zeitschritten.

Referenz:

C. Gidney, C. Shutty, C. Jones, "Magischer Zustand Anbau: wachsende T-Staaten mit 78% reduzierter Overhead", arXiv:2409.17595 (2024). https://arxiv.org/abs/2409.17595
Simulationsdaten: https://doi.org/10.5281/zenodo.13777072

Konstruktor

GSJ24Factory(syndrome_extraction_depth: int = 4, passthrough: bool = False, *, distance: tuple[int, int] = (3, 15))

Parameter

Name	Beschreibung
syndrome_extraction_depth	Standardwert: 4
passthrough	Standardwert: False

Nur Schlüsselwortparameter

Name	Beschreibung
distance	Standardwert: (3, 15)

Methoden

provided_isa
required_isa

provided_isa

provided_isa(impl_isa: ISA, ctx: ISAContext) -> Generator[ISA, None, None]

Parameter

Name	Beschreibung
impl_isa Erforderlich
ctx Erforderlich

required_isa

static required_isa() -> ISARequirements

Attribute

syndrome_extraction_depth

Anzahl der pro Syndromextraktion benötigten Oberflächencodezyklen. Standardwert: 4.

syndrome_extraction_depth: int = 4

passthrough

Wenn True, enthält die Ausgabe-ISA die Eingabeanweisungen (physische) ISA-Anweisungen zusammen mit den erzeugten logischen T-Zuständen. Wenn False (Standard) nur die logischen T-Zustände bereitgestellt werden.

passthrough: bool = False

distance

distance: tuple[int, int] = (3, 15)