Leakage is a particularly damaging error that occurs when a qubit leaves the defined computational subspace. Leakage errors limit the effectiveness of quantum error correcting codes by spreading additional errors to other qubits and corrupting syndrome measurements. The effects of leakage errors on the surface code has been studied in various contexts. However, the effects of a leaked data qubit versus a leaked ancilla qubit can be quite different. Here, we study the effects of data leakage and ancilla leakage separately. We show that data leakage is much less damaging. We show that the surface code maintains its distance in the presence of leakage by either confining leakage to data qubits or eliminating aniclla qubit leakage at the critical fault location. We also introduce new techniques for handling leakage by using gates with one-sided leakage and by mixing two types of leakage reducing circuits: one to handle data leakage and one to handle ancilla leakage.
量子码擅长纠正局部噪声，但无法纠正将量子位激发到计算空间之外的状态的泄漏故障。Aliferis和Terhal已经证明，使用称为泄漏减少单元（LRU）的小工具，泄漏故障存在一个准确度阈值。然而，这些小工具降低了准确性阈值，并可能增加开销和实验复杂性，这些成本尚未得到彻底理解。我们的工作探讨了各种技术的泄漏弹性，容错纠错的拓扑代码的上下文中。我们的贡献是三方面的。首先，我们开发了一个泄漏模型，从早期的模型不同的关键细节。其次，我们使用蒙特卡罗模拟来检视几个伴随式撷取电路。第三，考虑到执行三个结果测量的能力，我们提出了一个显着改进的综合征处理算法。我们的模拟结果表明，当泄漏和去极化噪声率相当时，每个量子比特有一个额外的CNOT并且没有额外的辅助元件的简单电路将精度阈值降低了不到4倍。当解码器使用3-结果测量时，这变为因子2。最后，当物理错误率小于2 x 10^-4时，在每个门之后放置LRU可以实现我们考虑的所有电路中最低的逻辑错误率。我们希望密切相关的平面和旋转码表现出相同的精度阈值，这些想法可以自然地推广到其他拓扑码。
Locating Rydberg Decay Error in SWAP-Leakage Reduction Circuit Protocol
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale and School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理科学学院和微观尺度物理国家研究中心）；Shanghai Research Center for Quantum Science and CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学上海量子科学研究与探索中心和中科院量子信息与量子物理学前沿卓越中心）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）；New Conerstone Science Laboratory（新基石科学实验室）
Engineering dissipation and control pulses for high-fidelity fault-tolerance quantum computing
Fujian Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optics, Fuzhou University（福州大学）；Department of Physics, Fuzhou University（福州大学）；Quantum Information Physics Theory Research Team, Center for Quantum Computing, RIKEN（理化学研究所）；Institute of Quantum Science and Technology, Yanbian University（延边大学）
Embedding Stabilizer Codes and Leakage Correction in Multilevel Quantum Systems
Sharjah Maritime Academy（沙迦海事学院）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊卡巴斯基克科学基金会）；EHU Quantum Center, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学量子中心）
Leakage Suppression in Quantum Control via Static Parameter Offsets
Key Laboratory of Atomic and Subatomic Structure and Quantum Control (Ministry of Education), Guangdong Basic Research Center of Excellence for Structure and Fundamental Interactions of Matter, and School of Physics, South China Normal University（原子与亚原子结构及量子控制重点实验室（教育部），广东省物质结构与基本相互作用卓越研究中心，华南师范大学物理学院）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, Guangdong-Hong Kong Joint Laboratory of Quantum Matter, and Frontier Research Institute for Physics, South China Normal University（广东省量子工程与量子材料重点实验室，广东-香港量子物质联合实验室，华南师范大学前沿物理研究院）
Impact of leakage on the dynamics of a ST$_0$ qubit implemented in a Double Quantum Dot device
Tecnun - University of Navarra（塔库纳-纳瓦拉大学）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Cavendish Laboratory, Department of Physics, University of Cambridge（剑桥大学物理系卡文迪许实验室）；Hitachi Cambridge Laboratory（日立剑桥实验室）
Fault-tolerant ancilla preparation and noise threshold lower bounds for the 23-qubit Golay code
在容错量子计算方案中，开销通常由可靠地准备码字的成本决定。该成本通常与底层量子纠错码的块大小成二次方地增加。因此，大的代码，否则是非常有效的发现有限的容错应用。因此，容错准备电路是优化的重要目标。我们研究了Golay码，这是一种23量子比特的量子纠错码，可以保护逻辑量子比特的距离为7。在模拟中，即使使用一个天真的辅助准备过程中，Golay码是竞争力与其他代码的开销和可容忍的噪声阈值。我们提供了两个简化的电路容错准备戈莱码编码的辅助。新电路最大限度地减少了错误传播，与标准编码电路相比，开销大约减少了四分之一。通过将恶性集计数技术应用于去极化噪声，我们进一步证明了每个门的阈值高于1.32 x 10^{-3}噪声。
Simple analytical flux-tuned iSWAP pulses for leakage suppression
Institute for Quantum Control (PGI-8), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心量子控制研究所）；Institute for Theoretical Physics, University of Cologne（科隆大学理论物理研究所）；Institute for Functional Quantum System (PGI-13), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心功能量子系统研究所）；Department of Physics, RWTH Aachen University（亚琛工业大学物理系）
Achieving fault tolerance on capped color codes with few ancillas
在保持低开销的同时实现容错是量子线路的实际实现中的主要挑战之一。一个主要的技术，可以克服这个问题是标志技术，其中产生的几个故障的高权重的错误，可以检测到的几个ancillas和区分使用随后的症状测量。该技术可以使用以下事实进一步改进：对于某些代码族，如果它们具有相同的伴随式和权重奇偶校验，则任何权重的错误在逻辑上是等效的，如先前在[Phys.Rev.A104，042410（2021）]中所示。在这项工作中，我们开发了一个可区分的故障集的概念，它捕获了标志和权重奇偶校验的概念，并将权重奇偶校验在纠错中的使用从[Phys. Rev. A 104，042410（2021）]扩展到capped和递归capped色码的家族。我们还开发了容错协议的纠错，测量，状态准备，和逻辑T门的实现，通过代码切换，这是足够的执行容错Clifford计算的上限色码，并执行容错通用量子计算的递归上限色码。我们的协议的上限或递归上限的颜色代码的任何距离只需要2 ancillas，假设可以重用的ancillas。可区分故障集的概念也导致了Aliferis，Gottesman和Preskill提出的容错小工具的定义的推广。
