Year: 2026
Type: article
Abstract: Fault-tolerant quantum computing requires a universal gate set, but the necessary non-Clifford gates represent a significant resource cost for most quantum error correction architectures. Magic state cultivation offers an efficient alternative to resource-intensive distillation protocols; however, testing the proposal's assumptions represents a challenging departure from quantum memory experiments. We present an experimental study of magic state cultivation on a superconducting quantum processor. We implement cultivation, including code-switching into a surface code, and develop a fault-tolerant measurement protocol to bound the magic state fidelity. Cultivation reduces the error by a factor of 40, with a state fidelity of at least 0.9999(1) (retaining 8% of attempts). Our results experimentally establish magic state cultivation as a viable solution to one of quantum computing's most important challenges.
Source: Science
Authors: E. Rosenfeld, C. Gidney, G. Roberts, A. Morvan, N. Lacroix, D. Kafri, J. Marshall, M. Li, V. Sivak, D. Abanin, A. Abbas, R. Acharya, L. Aghababaie Beni, G. Aigeldinger, R. Alcaraz, S. Alcaraz, T. I. Andersen, M. Ansmann, F. Arute, K. Arya, W. Askew, N. Astrakhantsev, J. Atalaya, R. Babbush, B. Ballard, J. C. Bardin, H. Bates, A. Bengtsson, M. Bigdeli Karimi, A. Bilmes, S. Bilodeau, F. Borjans, J. Bovaird, D. Bowers, L. Brill, P. Brooks, M. Broughton, D. A. Browne, B. Buchea, B. B. Buckley, T. Burger, B. Burkett, N. Bushnell, J. Busnaina, A. Cabrera, J. Campero, H.-S. Chang, S. Chen, Z. Chen, B. Chiaro, L.-Y. Chih, A. Y. Cleland, B. Cochrane, M. Cockrell, J. Cogan, P. Conner, H. Cook, R. G. Cortiñas, W. Courtney, A. L. Crook, B. Curtin, M. Damyanov, S. Das, D. M. Debroy, S. Demura, P. Donohoe, I. Drozdov, A. Dunsworth, V. Ehimhen, A. Eickbusch, A. Moshe Elbag, L. Ella, M. Elzouka, D. Enriquez, C. Erickson, L. Faoro, V. S. Ferreira, M. Flores, L. Flores Burgos, S. Fontes, E. Forati, J. Ford, B. Foxen, M. Fukami, A. Wing Lun Fung, L. Fuste, S. Ganjam, G. Garcia, C. Garrick, R. Gasca, H. Gehring, R. Geiger, É. Genois, W. Giang, D. Gilboa, J. E. Goeders, E. C. Gonzales, R. Gosula, S. J. de Graaf, A. Grajales Dau, D. Graumann, J. Grebel, A. Greene, J. A. Gross, J. Guerrero, L. Le Guevel, T. Ha, S. Habegger, T. Hadick, A. Hadjikhani, M. C. Hamilton, M. Hansen, M. P. Harrigan, S. D. Harrington, J. Hartshorn, S. Heslin, P. Heu, O. Higgott, R. Hiltermann, J. Hilton, H.-Y. Huang, M. Hucka, C. Hudspeth, A. Huff, W. J. Huggins, L. B. Ioffe, E. Jeffrey, S. Jevons, Z. Jiang, X. Jin, C. Joshi, P. Juhas, A. Kabel, H. Kang, K. Kang, A. H. Karamlou, R. Kaufman, K. Kechedzhi, T. Khattar, M. Khezri, S. Kim, P. V. Klimov, C. M. Knaut, B. Kobrin, A. N. Korotkov, F. Kostritsa, J. M. Kreikebaum, R. Kudo, B. Kueffler, A. Kumar, V. D. Kurilovich, V. Kutsko, T. Lange-Dei, B. W. Langley, P. Laptev, K.-M. Lau, E. Leavell, J. Ledford, J. Lee, K. Lee, B. J. Lester, W. Leung, L. Li, W. Yan Li, A. T. Lill, W. P. Livingston, M. T. Lloyd, A. Locharla, L. De Lorenzo, E. Lucero, D. Lundahl, A. Lunt, S. Madhuk, A. Maiti, A. Maloney, S. Mandrà, L. S. Martin, O. Martin, E. Mascot, P. Masih Das, D. Maslov, M. Mathews, C. Maxfield, J. R. McClean, M. McEwen, S. Meeks, A. Megrant, K. C. Miao, Z. K. Minev, R. Molavi, S. Molina, S. Montazeri, C. Neill, M. Newman, A. Nguyen, M. Nguyen, C.-H. Ni, M. Yuezhen Niu, N. Noll, L. Oas, W. D. Oliver, R. Orosco, K. Ottosson, A. Pagano, A. Di Paolo, S. Peek, D. Peterson, A. Pizzuto, E. Portoles, R. Potter, O. Pritchard, L. Pryadko, M. Qian, C. Quintana, G. Ramachandran, A. Ranadive, M. J. Reagor, R. Resnick, D. M. Rhodes, D. Riley, R. Rodriguez, E. Ropes, L. B. De Rose, E. Rosenberg, D. Rosenstock, E. Rossi, P. Roushan, D. A. Rower, R. Salazar, K. Sankaragomathi, M. Can Sarihan, M. Schaefer, S. Schroeder, H. F. Schurkus, A. Shahingohar, M. J. Shearn, A. Shorter, N. Shutty, V. Shvarts, S. Small, W. C. Smith, D. A. Sobel, B. Spells, S. Springer, G. Sterling, J. Suchard, A. Szasz, A. Sztein, M. Taylor, J. Priyanka Thiruraman, D. Thor, D. Timucin, E. Tomita, A. Torres, M. M. Torunbalci, H. Tran, A. Vaishnav, J. Vargas, S. Vdovichev, G. Vidal, B. Villalonga, C. Vollgraff Heidweiller, M. Voorhees, S. Waltman, J. Waltz, S. X. Wang, D. Wang, B. Ware, J. D. Watson, Y. Wei, T. Weidel, T. White, K. Wong, B. W. K. Woo, C. J. Wood, M. Woodson, C. Xing, Z. J. Yao, P. Yeh, B. Ying, J. Yoo, N. Yosri, E. Young, G. Young, A. Zalcman, R. Zhang, Y. Zhang, N. Zhu, N. Zobrist, Z. Zou, H. Neven, S. Boixo, C. Jones, J. Kelly, A. Bourassa, K. J. Satzinger
Language: English
Subfield: Artificial Intelligence
Field: Computer Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W4417464801
FWCI:
Cites:
Cited by:
Related to: