論文の概要: Correcting non-independent and non-identically distributed errors with surface codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.02191v4
• Date: Mon, 18 Sep 2023 15:58:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-20 01:42:32.115433
• Title: Correcting non-independent and non-identically distributed errors with surface codes
• Title（参考訳）: 曲面符号による非独立および非独立分布誤差の補正
• Authors: Konstantin Tiurev, Peter-Jan H. S. Derks, Joschka Roffe, Jens Eisert, and Jan-Michael Reiner
• Abstract要約: 我々はクリフォード共役法により既知の雑音構造に適応した位相曲面符号の特性を開発し,検討する。 局所的に一様でない単一ビット雑音に調整された曲面符号とスケーラブルな整合デコーダを併用すると、エラー閾値の増加とサブ閾値故障率の指数的抑制が得られることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8039067099377079
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A common approach to studying the performance of quantum error correcting codes is to assume independent and identically distributed single-qubit errors. However, the available experimental data shows that realistic errors in modern multi-qubit devices are typically neither independent nor identical across qubits. In this work, we develop and investigate the properties of topological surface codes adapted to a known noise structure by Clifford conjugations. We show that the surface code locally tailored to non-uniform single-qubit noise in conjunction with a scalable matching decoder yields an increase in error thresholds and exponential suppression of sub-threshold failure rates when compared to the standard surface code. Furthermore, we study the behaviour of the tailored surface code under local two-qubit noise and show the role that code degeneracy plays in correcting such noise. The proposed methods do not require additional overhead in terms of the number of qubits or gates and use a standard matching decoder, hence come at no extra cost compared to the standard surface-code error correction.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正符号の性能を研究する一般的なアプローチは、独立かつ同一に分散された単一ビット誤りを仮定することである。 しかし、利用可能な実験データによると、現代のマルチキュービットデバイスにおける現実的なエラーは、通常、キュービット間で独立でも同一でもない。 本研究では,既知の雑音構造に適応した位相曲面符号の特性をクリフォード共役によって開発・検討する。 局所的に一様でない単一ビット雑音に調整された曲面符号とスケーラブルな整合デコーダは、標準表面符号と比較して誤差閾値の増加とサブ閾値故障率の指数的抑制をもたらすことを示す。 さらに、局所的な2ビット雑音下での調整面符号の挙動について検討し、そのようなノイズの補正においてコード縮退が果たす役割を示す。 提案手法は, 量子ビット数やゲート数などのオーバーヘッドを伴わず, 標準整合デコーダを使用するため, 通常の表面符号誤り訂正に比べ, 余分なコストがかからない。

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