Optimal execution of logical Hadamard with low-space overhead in rotated surface code

Min Lee; Ki-Sung Jin; Soo-Cheol Oh; Jin-Ho On; Gyu-Il Cha

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자료유형: 학술저널

저자정보: Min Lee Ki-Sung Jin Soo-Cheol Oh Jin-Ho On Gyu-Il Cha

저널정보: 한국전자통신연구원 [ETRI] ETRI Journal ETRI Journal 제46권 제5호

발행연도: 2024.10

수록면: 759 - 773 (15page)

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Fault-tolerant quantum computation requires error-correcting codes that enable reliable universal quantum operations. This study introduces a novel approach that executes the logical Hadamard with low-space requirements while preserving the original definition of logical operators within the framework of the rotated surface codes. Our method leverages a boundary deformation method to rotate the logical qubit transformed by transversal Hadamard. Following this, the original encoding of the logical qubit is reinstated through logical flip-and-shift operations. The estimated space-time cost for a logical Hadamard operation with a code distance d is 5d2 + 3d2. The efficiency enhancement of the proposed method is approximately four times greater than those of previous approaches, regardless of the code distance. Unlike the traditional method, implementing a logical Hadamard requires only two patches instead of seven. Furthermore, the proposed method ensures the parallelism of quantum circuits by preventing interferences between adjacent logical data qubits.

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