論文の概要: Q-Pandora Unboxed: Characterizing Noise Resilience of Quantum Error Correction Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.02769v2
• Date: Wed, 18 Oct 2023 16:11:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-19 19:38:04.305829
• Title: Q-Pandora Unboxed: Characterizing Noise Resilience of Quantum Error Correction Codes
• Title（参考訳）: q-pandora unboxed: 量子誤り訂正符号のノイズレジリエンスを特徴付ける
• Authors: Avimita Chatterjee, Subrata Das and Swaroop Ghosh
• Abstract要約: 量子誤り訂正符号(QECC)は、脆弱な量子状態をノイズやエラーから保護することにより、信頼性の高い量子コンピューティングを実現するために重要である。 本稿では,2つのQECCを異なる誤差型とノイズモデルで解析し,シミュレーションによる総合的研究を行う。 回転曲面符号は、単純さと量子ビットオーバーヘッドの低さに起因する高いしきい値で最高の性能を発揮する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.348041867134616
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Quantum error correction codes (QECCs) are critical for realizing reliable quantum computing by protecting fragile quantum states against noise and errors. However, limited research has analyzed the noise resilience of QECCs to help select optimal codes. This paper conducts a comprehensive study analyzing two QECCs - rotated and unrotated surface codes - under different error types and noise models using simulations. Among them, rotated surface codes perform best with higher thresholds attributed to simplicity and lower qubit overhead. The noise threshold, or the point at which QECCs become ineffective, surpasses the error rate found in contemporary quantum processors. When confronting quantum hardware where a specific error or noise model is dominant, a discernible hierarchy emerges for surface code implementation in terms of resource demand. This ordering is consistently observed across unrotated, and rotated surface codes. Our noise model analysis ranks the code-capacity model as the most pessimistic and circuit-level model as the most realistic. The study maps error thresholds, revealing surface code's advantage over modern quantum processors. It also shows higher code distances and rounds consistently improve performance. However, excessive distances needlessly increase qubit overhead. By matching target logical error rates and feasible number of qubits to optimal surface code parameters, our study demonstrates the necessity of tailoring these codes to balance reliability and qubit resources. Conclusively, we underscore the significance of addressing the notable challenges associated with surface code overheads and qubit improvements.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正符号(QECC)は、脆弱な量子状態をノイズやエラーから保護することにより、信頼性の高い量子コンピューティングを実現するために重要である。 しかし、QECCの雑音耐性を分析し、最適な符号を選択するのに役立っている。 本稿では,2つのQECC(回転面符号と回転面符号)を異なる誤差型とノイズモデルで解析する。 その中でも、ローテーションされた表面符号は、単純さとキュービットオーバーヘッドの低下に起因するしきい値が高い場合に最もよく機能する。 ノイズしきい値(またはQECCが非効率になる点)は、現代の量子プロセッサで見られる誤り率を上回る。 特定のエラーやノイズモデルが支配的な量子ハードウェアに直面すると、リソース要求の観点から、表面コードの実装において識別可能な階層が現れる。 この順序付けは、回転しない、回転した表面コード間で一貫して観測される。 我々のノイズモデル解析は、コード容量モデルを最も悲観的で回路レベルのモデルとして位置づけている。 この研究はエラー閾値をマッピングし、現代の量子プロセッサに対する表面符号の利点を明らかにした。 また、より高いコード距離を示し、ラウンドは継続的にパフォーマンスを改善します。 しかし、過剰な距離はクビットオーバーヘッドを必然的に増加させる。 最適表面符号パラメータにターゲットの論理誤差率と量子ビット数を整合させることにより、信頼性と量子ビット資源のバランスをとるためにこれらの符号を調整する必要があることを実証した。 包括的に、表面的なコードのオーバーヘッドとクォービットの改善に関連する顕著な課題に対処することの重要性を強調します。

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