論文の概要: A local pre-decoder to reduce the bandwidth and latency of quantum error correction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.04660v2
• Date: Tue, 13 Sep 2022 04:38:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-01 19:12:29.485630
• Title: A local pre-decoder to reduce the bandwidth and latency of quantum error correction
• Title（参考訳）: 量子誤り訂正の帯域幅とレイテンシを低減するローカルプリデコーダ
• Authors: Samuel C. Smith and Benjamin J. Brown and Stephen D. Bartlett
• Abstract要約: フォールトトレラントな量子コンピュータは、量子ハードウェアと対面する古典的な復号システムによってサポートされる。 本稿では,標準整合デコーダに送信されるシンドロームデータの量を削減するために,グリーディ補正を行うローカルプリデコーダを提案する。 プリデコーダを用いてグローバルデコーダのランタイムと通信帯域幅を大幅に改善する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.222802562733787
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A fault-tolerant quantum computer will be supported by a classical decoding system interfacing with quantum hardware to perform quantum error correction. It is important that the decoder can keep pace with the quantum clock speed, within the limitations on communication that are imposed by the physical architecture. To this end we propose a local `pre-decoder', which makes greedy corrections to reduce the amount of syndrome data sent to a standard matching decoder. We study these classical overheads for the surface code under a phenomenological phase-flip noise model with imperfect measurements. We find substantial improvements in the runtime of the global decoder and the communication bandwidth by using the pre-decoder. For instance, to achieve a logical failure probability of $f = 10^{-15}$ using qubits with physical error rate $p = 10^{-3}$ and a distance $d=22$ code, we find that the bandwidth cost is reduced by a factor of $1000$, and the time taken by a matching decoder is sped up by a factor of $200$. To achieve this target failure probability, the pre-decoding approach requires a $50\%$ increase in the qubit count compared with the optimal decoder.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピュータは、量子ハードウェアとインターフェースして量子エラー訂正を行う古典的な復号システムによってサポートされる。 物理アーキテクチャによって課される通信の制限の中で、デコーダが量子クロックの速度でペースを保てることが重要である。 そこで我々は,標準マッチングデコーダに送信されるシンドロームデータ量を削減するために,グリーディ補正を行うローカル ‘pre-decoder’ を提案する。 フェノメノロジー位相フリップノイズモデルにおいて, 表面符号の古典的オーバーヘッドを不完全な測定値で検討する。 プリデコーダを使用することで,グローバルデコーダのランタイムと通信帯域が大幅に改善された。 例えば、物理誤差率$p = 10^{-3}$の量子ビットと距離$d=22$コードの論理的故障確率を$f = 10^{-15}$で達成するには、帯域幅コストが$000ドル削減され、一致するデコーダによってかかる時間は200ドル削減される。 この目標故障確率を達成するために、プリデコードアプローチでは、最適なデコーダと比較してキュービット数が50\%増加する必要がある。

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