論文の概要: Codesign of quantum error-correcting codes and modular chiplets in the presence of defects
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.00138v3
- Date: Fri, 22 Mar 2024 18:35:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-27 03:48:07.959168
- Title: Codesign of quantum error-correcting codes and modular chiplets in the presence of defects
- Title（参考訳）: 欠陥の存在下での量子誤り訂正符号とモジュラーチップレットの符号
- Authors: Sophia Fuhui Lin, Joshua Viszlai, Kaitlin N. Smith, Gokul Subramanian Ravi, Charles Yuan, Frederic T. Chong, Benjamin J. Brown,
- Abstract要約: 製造エラーは、固体量子デバイスをフォールトトレラントアプリケーションに必要なサイズにスケールアップする際の課題となる。
我々は、任意に分散した欠陥を持つキュービットアレイに適応した表面コードをシミュレートし、欠陥が忠実性にどう影響するかを特徴付けるメトリクスを見つける。
欠陥率と目標忠実度に基づいて最適なチップレットサイズを選択することは、欠陥による追加のエラー修正オーバーヘッドを制限するのに不可欠である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9145409368937867
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Fabrication errors pose a significant challenge in scaling up solid-state quantum devices to the sizes required for fault-tolerant (FT) quantum applications. To mitigate the resource overhead caused by fabrication errors, we combine two approaches: (1) leveraging the flexibility of a modular architecture, (2) adapting the procedure of quantum error correction (QEC) to account for fabrication defects. We simulate the surface code adapted to qubit arrays with arbitrarily distributed defects to find metrics that characterize how defects affect fidelity. We then determine the impact of defects on the resource overhead of realizing a fault-tolerant quantum computer, on a chiplet-based modular architecture. Our strategy for dealing with fabrication defects demonstrates an exponential suppression of logical failure where error rates of non-faulty physical qubits are ~0.1% in a circuit-based noise model. This is a typical regime where we imagine running the defect-free surface code. We use our numerical results to establish post-selection criteria for building a device from defective chiplets. Using our criteria, we then evaluate the resource overhead in terms of the average number of fabricated physical qubits per logical qubit. We find that an optimal choice of chiplet size, based on the defect rate and target fidelity, is essential to limiting any additional error correction overhead due to defects. When the optimal chiplet size is chosen, at a defect rate of 1% the resource overhead can be reduced to below 3X and 6X respectively for the two defect models we use, for a wide range of target performance. We also determine cutoff fidelity values that help identify whether a qubit should be disabled or kept as part of the error correction code.
- Abstract（参考訳）: 製造エラーは、固体量子デバイスをフォールトトレラント(FT)量子アプリケーションに必要なサイズにスケールアップする上で大きな課題となる。
1) モジュラーアーキテクチャの柔軟性を活用すること,(2) 量子エラー補正(QEC)の手順を適用して製造欠陥を考慮すること,の2つのアプローチを組み合わせる。
我々は、任意に分散した欠陥を持つキュービットアレイに適応した表面コードをシミュレートし、欠陥が忠実性にどう影響するかを特徴付けるメトリクスを見つける。
次に、フォールトトレラントな量子コンピュータを実現する際のリソースオーバーヘッドに対する欠陥の影響をチップレットベースのモジュラーアーキテクチャで決定する。
本研究では, 回路ベースノイズモデルにおいて, 非正則な物理量子ビットの誤差率が0.1%程度である場合, 論理的故障の指数関数的抑制効果を示す。
これは、欠陥のないサーフェスコードの実行を想像する典型的な仕組みです。
我々は,欠陥チップレットからデバイスを構築するための選択後の基準を確立するために,数値結果を用いている。
この基準を用いて,論理キュービット当たりの物理キュービットの平均個数の観点から,資源のオーバーヘッドを評価する。
欠陥率と目標忠実度に基づいて最適なチップレットサイズを選択することは、欠陥による追加のエラー修正オーバーヘッドを制限するのに不可欠である。
最適チップレットサイズを選択すると、1%の欠陥率で、リソースのオーバーヘッドを2つの欠陥モデルに対してそれぞれ3Xと6X以下に減らすことができる。
また、誤り訂正符号の一部として、キュービットを無効にするか、保持するかを識別するためのカットオフ忠実度値も決定する。
関連論文リスト
- Mitigating errors in logical qubits [1.6385815610837167]
排他的復号器を用いた論理的故障率の定量化手法を開発した。
コード距離で排他率が減衰する低エラー率の制度を同定する。
我々の研究は、量子誤り訂正における強力なツールとしてのポストセレクションの重要性を強調している。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-06T18:04:41Z) - Low-Overhead Defect-Adaptive Surface Code with Bandage-Like Super-Stabilizers [4.146058318261507]
欠陥格子上に表面コードを実装するための自動アダプタを導入する。
従来の手法とは異なり、このアダプタはより多くのキュービットを節約するために、新しく提案された包帯状超安定化器を利用する。
私たちの研究は、表面のコードを欠陥に適応させるという課題に対して、低オーバーヘッドで自動化されたソリューションを提示します。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-29T12:24:43Z) - Analysis of Maximum Threshold and Quantum Security for Fault-Tolerant
Encoding and Decoding Scheme Base on Steane Code [10.853582091917236]
エンコードされたブロックのCNOTゲートがエラーの伝播を引き起こす可能性があるため、オリジナルのSteaneコードはフォールトトレラントではない。
まず, 誤り訂正期間において, 量子ゲート毎に発生する全てのエラーを解析するフォールトトレラント符号化・復号方式を提案する。
次に、耐故障性の準備とアシラリー状態の検証を含む、普遍量子ゲート集合の耐故障性スキームを提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-03-07T07:46:03Z) - Fault-tolerant quantum architectures based on erasure qubits [49.227671756557946]
我々は、支配的なノイズを既知の場所での消去に効率よく変換することで、消去量子ビットの考え方を利用する。
消去量子ビットと最近導入されたFloquet符号に基づくQECスキームの提案と最適化を行う。
以上の結果から, 消去量子ビットに基づくQECスキームは, より複雑であるにもかかわらず, 標準手法よりも著しく優れていることが示された。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-21T17:40:18Z) - Fast Flux-Activated Leakage Reduction for Superconducting Quantum
Circuits [84.60542868688235]
量子ビット実装のマルチレベル構造から生じる計算部分空間から漏れること。
パラメトリックフラックス変調を用いた超伝導量子ビットの資源効率向上のためのユニバーサルリーク低減ユニットを提案する。
繰り返し重み付け安定化器測定におけるリーク低減ユニットの使用により,検出されたエラーの総数を,スケーラブルな方法で削減できることを実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-13T16:21:32Z) - Fault Tolerant Non-Clifford State Preparation for Arbitrary Rotations [3.47670594338385]
ゲートテレポーテーションのための資源状態を効率的に作成するためのポストセレクションに基づくアルゴリズムを提案する。
提案アルゴリズムは,符号距離による論理誤差の指数的抑制を実証し,耐故障性を実現する。
提案手法は,誤り訂正型およびノイズの多い中間規模量子コンピュータにおいて,量子アルゴリズムのリソース要求を削減するための有望な経路を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-30T13:46:52Z) - Deep Quantum Error Correction [73.54643419792453]
量子誤り訂正符号(QECC)は、量子コンピューティングのポテンシャルを実現するための鍵となる要素である。
本研究では,新しいエンペンド・ツー・エンドの量子誤りデコーダを効率的に訓練する。
提案手法は,最先端の精度を実現することにより,QECCのニューラルデコーダのパワーを実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-27T08:16:26Z) - Adaptive surface code for quantum error correction in the presence of
temporary or permanent defects [0.0]
同定されたゾーンの検疫と適切な欠陥検出アルゴリズムを組み合わせることで、有限符号サイズでの量子誤差補正の利点を維持できることが示される。
結果は、欠陥が避けられないような大規模量子コンピュータの実験的な実装への道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-11-15T19:39:49Z) - Measuring NISQ Gate-Based Qubit Stability Using a 1+1 Field Theory and
Cycle Benchmarking [50.8020641352841]
量子ハードウェアプラットフォーム上でのコヒーレントエラーを, サンプルユーザアプリケーションとして, 横フィールドIsing Model Hamiltonianを用いて検討した。
プロセッサ上の物理位置の異なる量子ビット群に対する、日中および日中キュービット校正ドリフトと量子回路配置の影響を同定する。
また,これらの測定値が,これらの種類の誤差をよりよく理解し,量子計算の正確性を評価するための取り組みを改善する方法についても論じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-08T23:12:55Z) - Fault-tolerant parity readout on a shuttling-based trapped-ion quantum
computer [64.47265213752996]
耐故障性ウェイト4パリティチェック測定方式を実験的に実証した。
フラグ条件パリティ測定の単発忠実度は93.2(2)%である。
このスキームは、安定化器量子誤り訂正プロトコルの幅広いクラスにおいて必須な構成要素である。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-13T20:08:04Z) - Exponential suppression of bit or phase flip errors with repetitive
error correction [56.362599585843085]
最先端の量子プラットフォームは通常、物理的エラーレートが10～3ドル近くである。
量子誤り訂正(QEC)は、多くの物理量子ビットに量子論理情報を分散することで、この分割を橋渡しすることを約束する。
超伝導量子ビットの2次元格子に埋め込まれた1次元繰り返し符号を実装し、ビットまたは位相フリップ誤差の指数的抑制を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-11T17:11:20Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。