Quantum error correction mediante distillazione di stati magici

Quantum computing presents several difficulties, mainly due to the numerous error sources naturally occurring in the environment. In particular the decoherence of the qubit states cannot be completely corrected with a finite number of operations and thus with more traditional error correcting codes. The method of Magic State Distillation is among the most promising solutions to this problem, as it allows to extract qubits that are as close as needed to pure states while starting from mixed states, considerably reducing the effect of decoherence. This, however, requires greater redundancy, as the number of necessary faulty states is various orders of magnitude bigger than the resulting high-quality states. The methods will be compared in terms of redundancy, error reduction, and initial error threshold.

La computazione quantistica presenta svariate difficoltà, in gran parte dovute alle numerose sorgenti di errore naturalmente presenti nell'ambiente. In particolare la decoerenza degli stati non può essere completamente corretta con un numero finito di operazioni, e quindi con codici di correzione tradizionali. Il metodo della Distillazione degli stati magici è una delle soluzioni più promettenti a questo problema, siccome consente di estrarre qubit vicini a piacere a degli stati puri a partire da stati misti, riducendo considerevolmente gli effetti di decoerenza. Questo processo, tuttavia, richiede una maggiore ridondanza, siccome il numero di stati difettosi è svariati ordini di grandezza superiore di quello degli stati corretti. I metodi verranno paragonati in termini di ridondanza, riduzione dell'errore e soglia massima sull'errore iniziale.