論文の概要: Exploiting Degeneracy in Belief Propagation Decoding of Quantum Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.13659v2
• Date: Sun, 2 Apr 2023 12:26:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-05 01:59:47.507629
• 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: メモリ効果を付加した第4次BPに基づく量子符号の復号化アルゴリズム(MBP)を提案する。 表面上のMBPと脱分極誤差に関するトーリック符号について、それぞれ16%と17.5%の誤差閾値を観測する。
• 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 physical devices and operations. One would like to have an efficient and high-performance decoding procedure for the class of quantum stabilizer codes. A potential candidate is Pearl's belief propagation (BP), but its performance suffers from the many short cycles inherent in a quantum stabilizer code, especially highly-degenerate codes. A general impression exists that BP is not effective for topological codes. In this paper, we propose a decoding algorithm for quantum codes based on quaternary BP with additional memory effects (called MBP). This MBP is like a recursive neural network with inhibitions between neurons (edges with negative weights), which enhance the perception capability of a network. Moreover, MBP exploits the degeneracy of a quantum code so that the most probable error or its degenerate errors can be found with high probability. The decoding performance is significantly improved over the conventional BP for various quantum codes, including quantum bicycle, hypergraph-product, surface and toric codes. For MBP on the surface and toric codes over depolarizing errors, we observe error thresholds of 16% and 17.5%, respectively.
• Abstract（参考訳）: 量子情報は、不完全な物理デバイスや操作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。 量子安定化器符号のクラスに対して、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、その性能は量子安定化符号、特に高縮退符号に固有の多くの短いサイクルに苦しむ。 BPはトポロジカルコードには有効ではないという一般的な印象がある。 本稿では,メモリ効果を付加した第4次BPに基づく量子符号の復号法を提案する。 このMBPは、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は量子コードの縮退を利用して、最も確率の高いエラーまたはその縮退したエラーを高い確率で見つけることができる。 復号化性能は、量子自転車、ハイパーグラフ生成物、表面およびトーリック符号を含む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。 表面上のMBPと脱分極誤差に関するトーリック符号について、それぞれ16%と17.5%の誤差閾値を観測する。

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