論文の概要: QECOOL: On-Line Quantum Error Correction with a Superconducting Decoder for Surface Code

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.14209v1
• Date: Fri, 26 Mar 2021 01:51:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-06 19:27:32.260785
• Title: QECOOL: On-Line Quantum Error Correction with a Superconducting Decoder for Surface Code
• Title（参考訳）: QECOOL:表面コード用超電導デコーダを用いたオンライン量子エラー補正
• Authors: Yosuke Ueno, Masaaki Kondo, Masamitsu Tanaka, Yasunari Suzuki and Yutaka Tabuchi
• Abstract要約: 復号アルゴリズムに関連する表面符号(SC)は、最も有望な量子誤り訂正(QEC)法の一つである。 本稿では,超伝導デジタル回路を用いたオンラインQECアルゴリズムとそのハードウェア実装を提案する。 このデコーダは、符号5〜13の量子エラーシミュレータ上でシミュレートされ、精度1.0%の閾値が得られる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2749157557381245
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Due to the low error tolerance of a qubit, detecting and correcting errors on it is essential for fault-tolerant quantum computing. Surface code (SC) associated with its decoding algorithm is one of the most promising quantum error correction (QEC) methods. % One of the challenges of QEC is its high complexity and computational demand. QEC needs to be very power-efficient since the power budget is limited inside of a dilution refrigerator for superconducting qubits by which one of the most successful quantum computers (QCs) is built. In this paper, we propose an online-QEC algorithm and its hardware implementation with SFQ-based superconducting digital circuits. We design a key building block of the proposed hardware with an SFQ cell library and evaluate it by the SPICE-level simulation. Each logic element is composed of about 3000 Josephson junctions and power consumption is about 2.78 uW when operating with 2 GHz clock frequency which meets the required decoding speed. Our decoder is simulated on a quantum error simulator for code distances 5 to 13 and achieves a 1.0% accuracy threshold.
• Abstract（参考訳）: 量子ビットの誤り耐性が低いため、フォールトトレラント量子コンピューティングでは、エラーの検出と修正が不可欠である。 復号アルゴリズムに関連する表面符号(SC)は、最も有望な量子誤り訂正(QEC)法の一つである。 % QECの課題の1つは、その複雑さと計算要求が高いことである。 QECは、最も成功した量子コンピュータ(QC)が構築される超伝導量子ビット用の希釈冷凍機の中で、電力予算が制限されているため、非常に電力効率が高い必要がある。 本稿では,SFQベースの超伝導デジタル回路を用いたオンラインQECアルゴリズムとそのハードウェア実装を提案する。 提案するハードウェアのキービルディングブロックをSFQセルライブラリで設計し,SPICEレベルのシミュレーションにより評価する。 各論理要素は、約3000のジョセフソン接合で構成され、必要な復号速度を満たす2GHzのクロック周波数で動作する場合、消費電力は約2.78uWである。 このデコーダは、符号距離5〜13の量子誤差シミュレータ上でシミュレートされ、1.0%の精度閾値が得られる。

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