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Publicações do PESC

Título
Analisando o Desempenho do Código de Steane Usando Ramdomized Benchmarking
Linha de pesquisa
Algoritmos e Combinatória
Tipo de publicação
Dissertação de Mestrado
Número de registro
Data da defesa
10/3/2022
Resumo

Computadores quânticos prometem resolver determinados problemas exponencialmente mais rápido que computadores clássicos com os melhores algoritmos disponíveis. No entanto, devido à grande presença de ruídos nesses dispositivos, ainda não é possível aproveitar esse potencial para resolver problemas do mundo real. Códigos quânticos de correção de erros (CQCE) são usados para proteger a informação quântica de ruídos e são essenciais para alcançar a computação quântica tolerante a falhas. Nesta dissertação, analisamos o desempenho do código de Steane, um importante CQCE, usando um protocolo de randomized benchmarking (RB). Protocolos RB permitem caracterizar parcialmente a qualidade da implementação de um conjunto de portas quânticas ao fornecer uma estimativa da fidelidade entre o ruído médio e o canal identidade. Usando simuladores quânticos com modelos de ruído personalizados, mostramos um cenário em que o uso do código de Steane, com 1 qubit lógico, resulta em uma maior fidelidade do que com 1 qubit físico. Além disso, analisamos situações com ruído em diferentes números de qubits com circuitos codificados e não codificados.

Abstract

Quantum computers promise to solve certain problems exponentially faster than classical computers with the best algorithms available. However, due to the large presence of noise in these devices, it is still not possible to take advantage of this potential to solve real-world problems. Quantum error-correcting codes (QECC) are used to protect quantum information from noise and are essential to achieve fault-tolerant quantum computing. In this dissertation, we analyze the performance of Steane code, an important QECC, using a randomized benchmarking (RB) protocol. RB protocols allow to partially characterize the quality of the implementation of a set of quantum gates by providing an estimate of the fidelity between the average noise and the identity channel. Using quantum simulators with custom noise models, we show a scenario where using Steane code, with 1 logical qubit, results in higher fidelity than with 1 physical qubit. In addition, we analyze situations with noise on different numbers of qubits with encoded and unencoded circuits.

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