As techniques for fault-tolerant quantum computation keep improving, it is natural to ask: what is the fundamental lower bound on redundancy? In this paper, we obtain a lower bound on the redundancy required for $\epsilon$-accurate implementation of a large class of operations that includes unitary operators. For the practically relevant case of sub-exponential depth and sub-linear gate size, our bound on redundancy is tighter than the known lower bounds. We obtain this bound by connecting fault-tolerant computation with a set of finite blocklength quantum communication problems whose accuracy requirements satisfy a joint constraint. The lower bound on redundancy obtained here leads to a strictly smaller upper bound on the noise threshold for non-degradable noise. Our bound directly extends to the case where noise at the outputs of a gate are non-i.i.d. but noise across gates are i.i.d.


翻译:由于防故障量量计算技术不断改进,自然会问:关于冗余的基本下限是什么?在本文中,我们对包括单一操作员在内的大量操作的准确性实施$/epsilon$(准确性)所需的冗余量限制较低。对于实际相关的低耗深度和次线性门尺寸的情况,我们关于冗余的束缚比已知的下限要紧。我们通过将一系列有准确性要求的有限轮廓量通信问题连接在一起,将断裂性计算与一系列有限轮廓量通信问题联系在一起,从而满足了共同的制约。对于这里的冗余量的限制程度较低,导致不可降解噪音的噪音临界线的严格缩小。我们的约束直接延伸到大门输出的噪音是非i.id.d.,但门外噪音是i.d.d.。

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