Détection et correction des erreurs de calculs quantiques par algorithme quantique de code Gray

Jean Paul Latyr FAYE, Serigne Bira GUEYE

Résumé


L’informatique quantique a le potentiel de résoudre des problèmes trop complexes pour les ordinateurs classiques, mais elle est vulnérable au bruit et à la décohérence. Pour résoudre ce problème, la détection et la correction des erreurs quantiques sont des éléments essentiels. Cet article présente le concept de code Gray quantique, destiné à résoudre les problèmes de détection et de correction des erreurs quantiques. Une approche méthodique est proposée pour créer un algorithme de code Gray quantique. Ce dernier présente une technique de codage d'informations dans les systèmes quantiques et permet des mesures à la fois dans la base canonique et dans la base de Gray, ce qui permet la détection et la correction efficaces des erreurs quantiques. L’algorithme de code Gray proposé a été implémenté sur un ordinateur quantique IBM. Les résultats obtenus prouvent la détection et la correction des erreurs quantique, et montrent une très bonne résistance au bruit quantique.


Mots-clés


Informatique quantique, Détection d'erreurs quantiques, Correction d'erreurs quantiques, Algorithmes quantiques, Code Gray, Dispositifs NISQ

Texte intégral :

PDF

Références


T.D. Ladd, F. Jelezko, R. Laflamme, Y. Nakamura, C. Monroe, J.L. O’Brien, Quantum computers. nature 464(7285), 45–53 (2010)

Y. Wang, J.E. Kim, K. Suresh, Opportunities and challenges of quantum computing for engineering optimization. Journal of Computing and Information Science in Engineering pp. 1–10 (2023)

J. Roffe, Quantum error correction: an introductory guide. Contemporary Physics 60(3), 226–245 (2019)

V. Sivak, A. Eickbusch, B. Royer, S. Singh, I. Tsioutsios, S. Ganjam, A. Miano, B. Brock, A. Ding, L. Frunzio, et al., Real-time quantum error correction beyond break-even. Nature 616(7955), 50–55 (2023)

S. Gao, in Communications, information and network security (Springer, 2003), pp. 55–68

A. Antipov, E. Kiktenko, A. Fedorov, Realizing a class of stabilizer quantum error correction codes using a single ancilla and circular connectivity. Physical Review A 107(3), 032403 (2023)

M. Nielsen, I. Chuang. Quantum computation and quantum information, 10th anniversary cambridge university press (2010)

H. Weinfurter, Experimental bell-state analysis. Europhysics Letters 25(8), 559 (1994)

I. Pogorelov, T. Feldker, C.D. Marciniak, L. Postler, G. Jacob, O. Krieglsteiner,

V. Podlesnic, M. Meth, V. Negnevitsky, M. Stadler, B. H¨ofer, C. W¨achter, K. Lakhmanskiy, R. Blatt, P. Schindler, T. Monz, Compact ion-trap quantum computing demonstrator. PRX Quantum 2, 020343 (2021). https://doi. org/10.1103/PRXQuantum.2.020343. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/ PRXQuantum.2.020343

S. Haroche, D. Kleppner, Cavity quantum electrodynamics. Phys. Today 42(1), 24–30 (1989)

J.L. O’Brien, Optical quantum computing. Science 318(5856),1567–1570(2007). https://doi.org/10.1126/science.1142892.URhttps://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1142892.

C. Kloeffel, D. Loss, Prospects for spin-based quantum computing in quantum dots. Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 4(1), 51–81 (2013)

W. et al., Strong quantum computational advantage using a superconducting quantum processor. Phys. Rev. Lett. 127,180501(2021) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.180501.

P.W. Shor, in Proceedings 35th annual symposium on foundations of computer science (Ieee, 1994), pp. 124–134

L.K. Grover, in Proceedings of the twenty-eighth annual ACM symposium on Theory of computing (1996), pp. 212–219

C. Moore, D. Rockmore, A. Russell, Generic quantum fourier transforms. ACM Transactions on Algorithms (TALG) 2(4), 707–723 (2006)

D.R. Simon, On the power of quantum computation. SIAM journal on computing 26(5), 1474–1483 (1997)

à G. Aleksandrowicz, T. Alexander, P. Barkoutsos, L. Bello, Y. Ben-Haim, D. Bucher, F.J. Cabrera-Hern´andez, J. Carballo-Franquis, A. Chen, C.F. Chen, et al., Qiskit: An open-source framework for quantum computing. Accessed on: Mar 16 (2019)


Renvois

  • Il n'y a présentement aucun renvoi.