論文の概要: Fragile boundaries of tailored surface codes and improved decoding of
circuit-level noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.04948v4
- Date: Thu, 7 Jul 2022 18:07:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-22 19:26:19.223499
- Title: Fragile boundaries of tailored surface codes and improved decoding of
circuit-level noise
- Title(参考訳): 整形曲面符号のフラグ境界と回路レベル雑音の復号化
- Authors: Oscar Higgott, Thomas C. Bohdanowicz, Aleksander Kubica, Steven T.
Flammia, Earl T. Campbell
- Abstract要約: バイアスノイズは物理量子ビットでは一般的であり、量子コードをバイアスに合わせることで誤り訂正しきい値が大幅に増加することが示されている。
本稿では,回路レベルのノイズに発生する高エッジ障害機構の相関を利用した,効率的かつ耐障害性のあるデコーダ,信条マッチング,信条フィンドを導入する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 61.411482146110984
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Biased noise is common in physical qubits, and tailoring a quantum code to
the bias by locally modifying stabilizers or changing boundary conditions has
been shown to greatly increase error correction thresholds. In this work, we
explore the challenges of using a specific tailored code, the XY surface code,
for fault-tolerant quantum computation. We introduce efficient and
fault-tolerant decoders, belief-matching and belief-find, which exploit
correlated hyperedge fault mechanisms present in circuit-level noise. Using
belief-matching, we find that the XY surface code has a higher threshold and
lower overhead than the square CSS surface code for moderately biased noise.
However, the rectangular CSS surface code has a lower qubit overhead than the
XY surface code when below threshold. We identify a contributor to the reduced
performance that we call fragile boundary errors. These are string-like errors
that can occur along spatial or temporal boundaries in planar architectures or
during logical state preparation and measurement. While we make partial
progress towards mitigating these errors by deforming the boundaries of the XY
surface code, our work suggests that fragility could remain a significant
obstacle, even for other tailored codes. We expect that our decoders will have
other uses; belief-find has an almost-linear running time, and we show that it
increases the threshold of the surface code to 0.937(2)% in the presence of
circuit-level depolarising noise, compared to 0.817(5)% for the more
computationally expensive minimum-weight perfect matching decoder.
- Abstract(参考訳): バイアスドノイズは物理量子ビットでは一般的であり、局所的な安定化器の修正や境界条件の変更によって量子コードをバイアスに合わせることで誤差補正しきい値を大幅に増加させることが示されている。
本研究では,フォールトトレラントな量子計算のために,特定の調整済みコードであるxyサーフェスコードを使用するという課題について検討する。
本稿では,回路レベルの雑音に存在するハイパーエッジ障害機構の相関を利用した,効率的でフォールトトレラントなデコーダ,信条マッチング,信条探索を提案する。
信念マッチングを用いて,XY面符号は正方形CSS面符号よりも高い閾値とオーバーヘッドを有し,雑音を適度にバイアスすることがわかった。
しかし、長方形のCSS曲面符号はしきい値以下ではXY曲面符号よりも量子ビットオーバーヘッドが低い。
我々は、脆弱な境界エラーと呼ばれるパフォーマンス低下の貢献者を特定します。
これらは、平面アーキテクチャの空間的あるいは時間的境界に沿って、あるいは論理状態の準備と測定の間に起こる文字列のようなエラーである。
我々は、XY表面のコードの境界を変形させることで、これらのエラーを緩和する部分的な進歩を行っているが、我々の研究は、他の調整済みコードであっても、脆弱性は重大な障害であることを示している。
我々は,このデコーダに他の用途が期待されている:信念フィンはほぼ直線的な実行時間を持ち,回路レベルのデポーライジングノイズの存在下では表面符号のしきい値が0.937(2)%まで上昇し,計算コストのかかる最小値の完全整合デコーダでは0.817(5)%となる。
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