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Universal transversal gates with color codes: A simplified approach

机译:带有颜色代码的通用横向闸门:一种简化方法

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摘要

We provide a simplified yet rigorous presentation of the ideas from Bombín's paper (arXiv:1311.0879v3). Our presentation is self-contained, and assumes only basic concepts from quantum error correction. We provide an explicit construction of a family of color codes in arbitrary dimensions and describe some of their crucial properties. Within this framework, we explicitly show how to transversally implement the generalized phase gate R_n =diag(1,e^(2πi/2^n)), which deviates from the method in the aforementioned paper, allowing an arguably simpler proof. We describe how to implement the Hadamard gate H fault tolerantly using code switching. In three dimensions, this yields, together with the transversal controlled-NOT (CNOT), a fault-tolerant universal gate set {H,cnot,R_3} without state distillation.
机译:我们提供了Bombín论文(arXiv:1311.0879v3)中思想的简化而严格的介绍。我们的演示文稿是独立的,仅假设量子误差校正的基本概念。我们提供了一个任意尺寸的颜色代码系列的显式构造,并描述了它们的一些关键属性。在此框架内,我们明确显示了如何横向实现广义相位门R_n = diag(1,e ^(2πi/ 2 ^ n)),这与前述论文中的方法有所不同,从而可以证明是简单的证明。我们描述了如何使用代码切换容错地实现Hadamard门H。在三个方面,这与横向受控的NOT(CNOT)一起产生了无状态蒸馏的容错通用门集{H,cnot,R_3}。

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