論文の概要: Decoding algorithms for surface codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.14989v5
• Date: Fri, 3 May 2024 15:06:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-06 18:16:30.123331
• Title: Decoding algorithms for surface codes
• Title（参考訳）: 曲面符号の復号化アルゴリズム
• Authors: Antonio deMarti iOlius, Patricio Fuentes, Román Orús, Pedro M. Crespo, Josu Etxezarreta Martinez,
• Abstract要約: 現在、表面コードは、短期的エラー修正量子ビットを構築する最も有望な候補である。 アルゴリズムの復号化における重要な側面は、量子状態が時間の経過とともにさらなるエラーに遭うため、その速度である。 本稿では、これらの復号法の中核となる原理と、改良された結果の約束を示す既存の変種について述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum technologies have the potential to solve certain computationally hard problems with polynomial or super-polynomial speedups when compared to classical methods. Unfortunately, the unstable nature of quantum information makes it prone to errors. For this reason, quantum error correction is an invaluable tool to make quantum information reliable and enable the ultimate goal of fault-tolerant quantum computing. Surface codes currently stand as the most promising candidates to build near term error corrected qubits given their two-dimensional architecture, the requirement of only local operations, and high tolerance to quantum noise. Decoding algorithms are an integral component of any error correction scheme, as they are tasked with producing accurate estimates of the errors that affect quantum information, so that they can subsequently be corrected. A critical aspect of decoding algorithms is their speed, since the quantum state will suffer additional errors with the passage of time. This poses a connundrum, where decoding performance is improved at the expense of complexity and viceversa. In this review, a thorough discussion of state-of-the-art decoding algorithms for surface codes is provided. The target audience of this work are both readers with an introductory understanding of the field as well as those seeking to further their knowledge of the decoding paradigm of surface codes. We describe the core principles of these decoding methods as well as existing variants that show promise for improved results. In addition, both the decoding performance, in terms of error correction capability, and decoding complexity, are compared. A review of the existing software tools regarding surface codes decoding is also provided
• Abstract（参考訳）: 量子技術は、古典的手法と比較して多項式や超多項式のスピードアップで計算的に難しい問題を解く可能性がある。 残念なことに、量子情報の不安定な性質はエラーを起こしやすい。 このため、量子誤り訂正は、量子情報を信頼できるものにし、フォールトトレラントな量子コンピューティングの究極の目標を実現するための貴重なツールである。 現在、表面符号は、2次元アーキテクチャ、局所演算のみの要求、量子ノイズに対する高い耐性を考えれば、短期誤差補正量子ビットを構築する最も有望な候補である。 復号アルゴリズムは、任意の誤り訂正スキームの不可欠な要素であり、量子情報に影響を及ぼす誤差の正確な推定を生成することを任務としている。 アルゴリズムの復号化における重要な側面は、量子状態が時間の経過とともにさらなるエラーに遭うため、その速度である。 これは複雑さと逆転を犠牲にして、デコードのパフォーマンスが向上する、という混乱を招きます。 本稿では,曲面符号に対する最先端の復号化アルゴリズムについて,徹底的な議論を行う。 この研究を対象とする読者は、フィールドに関する入門的な理解を持つ読者と、表面符号の復号パラダイムに関するさらなる知識を求める読者の両方である。 本稿では、これらの復号法の中核となる原理と、改良された結果の約束を示す既存の変種について述べる。 さらに,復号化性能,誤り訂正能力,復号化複雑性の両面を比較した。 サーフェスコードの復号化に関する既存のソフトウェアツールのレビューも提供する。

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