論文の概要: New magic state distillation factories optimized by temporally encoded
lattice surgery
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.15814v1
- Date: Fri, 28 Oct 2022 00:34:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-21 05:42:27.753396
- Title: New magic state distillation factories optimized by temporally encoded
lattice surgery
- Title（参考訳）: 時間符号化格子法により最適化された新しいマジックステート蒸留工場
- Authors: Prithviraj Prabhu, Christopher Chamberland
- Abstract要約: 格子手術プロトコル中の時間的障害は、アルゴリズムの実行中に論理的障害を引き起こす可能性がある。
改良されたTELSプロトコルを導入し、その後、低ウェイトな古典的エラーを修正できるように拡張する。
また、様々な並列化可能なパウリ集合サイズに対する古典的誤り訂正符号の大規模なファミリーについても検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Fault-tolerant quantum computers, with error correction implemented using
topological codes, will most likely require lattice surgery protocols in order
to implement a universal gate set. Timelike failures during lattice surgery
protocols can result in logical failures during the execution of an algorithm.
In addition to the spacelike distance of the topological code used to protect
the qubits from errors, there is also the timelike distance which is given by
the number of syndrome measurement rounds during a lattice surgery protocol. As
such, a larger timelike distance requirement will result in the slowdown of an
algorithm's runtime. Temporal encoding of lattice surgery (TELS) is a technique
which can be used to reduce the number of syndrome measurement rounds that are
required during a lattice surgery protocol. This is done by measuring an
over-complete set of mutually commuting multi-qubit Pauli operators (referred
to as a parallelizable Pauli set) which form codewords of a classical error
correcting code. The results of the over-complete set of Pauli measurements can
then be used to detect and possibly correct timelike lattice surgery failures.
In this work, we introduce an improved TELS protocol and subsequently augment
it with the ability to correct low-weight classical errors, resulting in
greater speedups in algorithm runtimes. We also explore large families of
classical error correcting codes for a wide range of parallelizable Pauli set
sizes. We also apply TELS to magic state distillation protocols in the context
of biased noise, where logical qubits are encoded in asymmetric surface codes.
Using optimized layouts, we show improvements in the space-time cost of our
magic state factories compared to previous protocols. Such improvements are
achieved using computations performed in the Clifford frame.
- Abstract（参考訳）: トポロジカル符号を用いて誤り訂正を行うフォールトトレラント量子コンピュータは、普遍ゲートセットを実装するために格子手術プロトコルを必要とする可能性が高い。
格子手術プロトコル中の時間的障害は、アルゴリズムの実行中に論理的障害を引き起こす可能性がある。
量子ビットを誤差から保護するために使用される位相符号の空間的距離に加えて、格子手術プロトコルにおけるシンドローム計測ラウンドの数によって与えられる時間的距離もある。
そのため、時間的な距離の要求が大きくなると、アルゴリズムのランタイムが遅くなる。
格子手術の時間符号化(TELS)は、格子手術プロトコルで必要とされる症候群計測ラウンドの数を削減できる技術である。
これは、古典的な誤り訂正符号のコードワードを形成する、相互に可換なマルチキュービットパウリ演算子(並列化可能なパウリ集合と呼ばれる)の過完全集合を測ることによって行われる。
オーバーコンプリートされたパウリ測定の結果は、時間的な格子手術の失敗を検出し、おそらく正すのに利用できる。
本研究では,改良されたTELSプロトコルを導入し,低ウェイトな古典的誤りを訂正し,アルゴリズム実行時の高速化を実現する。
また、様々な並列化可能なパウリ集合サイズの古典的誤り訂正符号の大族についても検討する。
また,非対称表面符号に論理量子ビットを符号化するバイアスドノイズの文脈において,マジック状態蒸留プロトコルにもtelを適用する。
最適化されたレイアウトを用いて、従来のプロトコルと比較して、マジックステートファクトリの時空間コストの改善を示す。
このような改善はクリフォードフレームで実行される計算を用いて達成される。
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