論文の概要: Software Tools for Decoding Quantum Low-Density Parity Check Codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.01180v1
- Date: Fri, 2 Sep 2022 17:22:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-28 03:51:10.523082
- Title: Software Tools for Decoding Quantum Low-Density Parity Check Codes
- Title（参考訳）: 量子低密度パリティチェックコードをデコードするためのソフトウェアツール
- Authors: Lucas Berent, Lukas Burgholzer, Robert Wille
- Abstract要約: 我々は、いわゆるQuantum Low-Density Parity Check codes (QLDPC codes)を数値的に実験できる一連のソフトウェアツールを提案する。
さらに,一般的なQLDPCデコーダのボトルネックに対処する効率的なデコーダを提案する。
これらのツールにより、QLDPCコードに関する理論的結果をより実用的な環境で確認することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.610459670994051
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum Error Correction (QEC) is an essential field of research towards the
realization of large-scale quantum computers. On the theoretical side, a lot of
effort is put into designing error-correcting codes that protect quantum data
from errors, which inevitably happen due to the noisy nature of quantum
hardware and quantum bits (qubits). Protecting data with an error-correcting
code necessitates means to recover the original data, given a potentially
corrupted data set-a task referred to as decoding. It is vital that decoding
algorithms can recover error-free states in an efficient manner. While
theoretical properties of recent QEC methods have been extensively studied,
good techniques to analyze their performance in practically more relevant
settings is still a widely unexplored area. In this work, we propose a set of
software tools that allows to numerically experiment with so-called Quantum
Low-Density Parity Check codes (QLDPC codes)-a broad class of codes, some of
which have recently been shown to be asymptotically good. Based on that, we
provide an implementation of a general decoder for QLDPC codes. On top of that,
we propose an efficient heuristic decoder that tackles the runtime bottlenecks
of the general QLDPC decoder while still maintaining comparable decoding
performance. These tools eventually allow to confirm theoretical results around
QLDPC codes in a more practical setting and showcase the value of software
tools (in addition to theoretical considerations) for investigating codes for
practical applications. The resulting tool, which is publicly available at
https://github.com/lucasberent/qecc under the MIT license, is meant to provide
a playground for the search for "practically good" quantum codes.
- Abstract（参考訳）: qec(quantum error correction)は、大規模量子コンピュータの実現に向けた研究の必須分野である。
理論的には、量子ハードウェアと量子ビット(量子ビット)のノイズの性質のために必然的に発生するエラーから量子データを保護するエラー訂正符号の設計に多くの努力が払われている。
エラー訂正コードによるデータ保護は、復号と呼ばれる可能性のあるデータセットを前提として、元のデータを復元する手段である。
復号アルゴリズムがエラーのない状態を効率的に復元することは不可欠である。
最近のqec法の理論的性質は広く研究されているが、実際より適切な設定でその性能を分析する良い技術はまだ広く研究されていない領域である。
本研究では,いわゆる量子低密度パリティチェック符号(QLDPC符号)を数値的に実験できるソフトウェアツールのセットを提案する。
そこで本研究では,QLDPC符号の汎用デコーダの実装について述べる。
さらに,一般的なQLDPCデコーダのランタイムボトルネックに対処しつつ,同等なデコード性能を維持しつつ,効率的なヒューリスティックデコーダを提案する。
これらのツールは最終的にQLDPCコードに関する理論的結果をより実践的な環境で確認し、実用的なアプリケーションのためのコードを調べるための(理論的考察に加えて)ソフトウェアツールの価値を示す。
このツールはmitライセンスのもと、https://github.com/lucasberent/qeccで公開されているが、これは「実践上良い」量子コードを検索するための場を提供することを目的としている。
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