論文の概要: Decoding quantum color codes with MaxSAT
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.14237v3
- Date: Thu, 17 Oct 2024 10:53:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-18 17:04:13.629308
- Title: Decoding quantum color codes with MaxSAT
- Title（参考訳）: MaxSATによる量子色符号の復号化
- Authors: Lucas Berent, Lukas Burgholzer, Peter-Jan H. S. Derks, Jens Eisert, Robert Wille,
- Abstract要約: 我々は,LightsOut パズルに基づく MaxSAT 問題として定式化を用いた量子カラーコードのための新しいデコーダを提案する。
提案するデコーダの復号化性能は,カラーコード上での最先端の復号化性能を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.29377170477633
- License:
- Abstract: In classical computing, error-correcting codes are well established and are ubiquitous both in theory and practical applications. For quantum computing, error-correction is essential as well, but harder to realize, coming along with substantial resource overheads and being concomitant with needs for substantial classical computing. Quantum error-correcting codes play a central role on the avenue towards fault-tolerant quantum computation beyond presumed near-term applications. Among those, color codes constitute a particularly important class of quantum codes that have gained interest in recent years due to favourable properties over other codes. As in classical computing, decoding is the problem of inferring an operation to restore an uncorrupted state from a corrupted one and is central in the development of fault-tolerant quantum devices. In this work, we show how the decoding problem for color codes can be reduced to a slight variation of the well-known LightsOut puzzle. We propose a novel decoder for quantum color codes using a formulation as a MaxSAT problem based on this analogy. Furthermore, we optimize the MaxSAT construction and show numerically that the decoding performance of the proposed decoder achieves state-of-the-art decoding performance on color codes. The implementation of the decoder as well as tools to automatically conduct numerical experiments are publicly available as part of the Munich Quantum Toolkit (MQT) on GitHub.
- Abstract（参考訳）: 古典コンピューティングでは、誤り訂正符号は十分に確立されており、理論と実用の両方においてユビキタスである。
量子コンピューティングにとって、エラー補正は必須であるが、実現が困難であり、リソースのオーバーヘッドがかなり高く、また、現実の古典的コンピューティングの必要性と相容れない。
量子誤り訂正符号は、推定された短期的応用を超えて、フォールトトレラントな量子計算への道に中心的な役割を果たす。
これらのうち、カラーコードは特に重要な量子符号のクラスを構成しており、これは近年、他の符号よりも好ましい性質のために関心を集めている。
古典計算と同様に、復号化は、破損した状態から破損しない状態を復元する操作を推論する問題であり、フォールトトレラント量子デバイスの開発の中心である。
本稿では,カラーコードの復号化問題を,よく知られたLightsOutパズルのわずかなバリエーションに還元する方法について述べる。
量子カラーコードのための新しいデコーダを提案し,その類似性に基づいて定式化をマックスSAT問題として用いた。
さらに、MaxSATの構成を最適化し、提案した復号器の復号性能がカラーコード上で最先端の復号性能を実現することを数値的に示す。
デコーダの実装と、数値実験を自動的に実行するツールは、GitHubのMunge Quantum Toolkit(MQT)の一部として公開されている。
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