論文の概要: Exploiting Degeneracy in Belief Propagation Decoding of Quantum Codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.13659v1
- Date: Wed, 28 Apr 2021 09:30:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-02 04:38:53.135056
- Title: Exploiting Degeneracy in Belief Propagation Decoding of Quantum Codes
- Title（参考訳）: 量子符号の伝播デコードにおける爆発的縮退
- Authors: Kao-Yueh Kuo and Ching-Yi Lai
- Abstract要約: 我々は、第4次BPに基づく量子符号の復号化アルゴリズムを提案するが、追加のメモリ効果(MBPと呼ばれる)を持つ。
表面上のMBPと脱分極誤差に対するトーリック符号については、それぞれ14.5%--16%と14.5%--17.5%の閾値を観測する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.340338299803562
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum information needs to be protected by quantum error-correcting codes
due to imperfect quantum devices and operations. One would like to have an
efficient and high-performance decoding procedure for quantum codes. A
potential candidate is Pearl's belief propagation (BP), but its performance
suffers from the many short cycles inherent in quantum codes, especially
\textit{{highly-degenerate}} codes (that is, codes with many low-weight
stabilizers). A general impression exists that BP cannot work for topological
codes, such as the surface and toric codes. In this paper, we propose a
decoding algorithm for quantum codes based on quaternary BP but with additional
memory effects (called MBP). This MBP is like a recursive neural network with
inhibition between neurons (edges with negative weights) during recursion,
which enhances the network's perception capability. Moreover, MBP exploits the
degeneracy of quantum codes so that it has a better chance to find the most
probable error or its degenerate errors. The decoding performance is
significantly improved over the conventional BP for various quantum codes,
including quantum bicycle codes, hypergraph-product codes, and surface (or
toric) codes. For MBP on the surface and toric codes over depolarizing errors,
we observe thresholds of 14.5\%--16\% and 14.5\%--17.5\%, respectively.
- Abstract（参考訳）: 量子情報は、不完全な量子デバイスと演算のために、量子エラー訂正符号によって保護される必要がある。
量子符号の効率的かつ高性能な復号法が望まれる。
潜在的な候補はパールの信念伝播 (bp) であるが、その性能は量子符号、特に \textit{highly-degenerate}} 符号(すなわち、多くの低重安定化符号)に固有の多くの短いサイクルに苦しめられている。
BPは表面符号やトーリック符号のような位相符号では機能しないという一般的な印象がある。
本稿では,第4次BPに基づく量子符号の復号化アルゴリズムを提案する。
このMBPは、再帰中にニューロン間(負の重みを持つエッジ)を阻害する再帰的ニューラルネットワークのようなもので、ネットワークの知覚能力を高める。
さらに、MBPは量子符号の縮退を利用して、最も予測可能なエラーや退化可能なエラーを見つける機会を得る。
復号化性能は、量子自転車符号、ハイパーグラフ生成符号、表面(トーリック)符号など、様々な量子符号に対する従来のBPよりも大幅に改善されている。
表面のMBPと脱分極誤差に対するトーリック符号について,それぞれ14.5\%--16\%,14.5\%--17.5\%の閾値を観測した。
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