論文の概要: Fault-tolerant complexes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.07844v1
• Date: Tue, 15 Aug 2023 15:46:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-16 12:09:59.862278
• Title: Fault-tolerant complexes
• Title（参考訳）: フォールトトレラント錯体
• Authors: Hector Bombin, Chris Dawson, Terry Farrelly, Yehua Liu, Naomi Nickerson, Mihir Pant, Fernando Pastawski and Sam Roberts
• Abstract要約: フォールトトレラント錯体は、単一の幾何学的対象からの表面コードフォールトトレラントプロトコルを記述する。 それぞれの辺が4つの入射面を持つ3次元セル複体は、有効な融合複体を与えることを示す。 次に、より一般的な構造を定義し、低レベルエラーモデルの大規模なファミリーからフォールトトレランスをホモロジー的に記述する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.136619420474766
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fault-tolerant complexes describe surface-code fault-tolerant protocols from a single geometric object. We first introduce fusion complexes that define a general family of fusion-based quantum computing (FBQC) fault-tolerant quantum protocols based on surface codes. We show that any 3-dimensional cell complex where each edge has four incident faces gives a valid fusion complex. This construction enables an automated search for fault tolerance schemes, allowing us to identify 627 examples within a moderate search time. We implement this using the open-source software tool Gavrog and present threshold results for a variety of schemes, finding fusion networks with higher erasure and Pauli thresholds than those existing in the literature. We then define more general structures we call fault-tolerant complexes that provide a homological description of fault tolerance from a large family of low-level error models, which include circuit-based computation, floquet-based computation, and FBQC with multi-qubit measurements. This extends the applicability of homological descriptions of fault tolerance, and enables the generation of many new schemes which have not been previously identified. We also define families of fault-tolerant complexes for color codes and 3d single-shot subsystem codes, which enables similar constructive methods, and we present several new examples of each.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラント錯体は、単一の幾何学的対象からの表面コードフォールトトレラントプロトコルを記述する。 まず、表面符号に基づく核融合型量子コンピューティング(fbqc)のフォールトトレラントな量子プロトコルの一般ファミリーを定義する核融合錯体を紹介する。 各辺が4つの入射面を持つ任意の3次元セル複合体は、有効な融合複合体となることを示す。 この構成により, 耐故障性の自動探索が可能となり, 適度な探索時間で627個のサンプルを特定できる。 我々は、オープンソースのソフトウェアツールであるGavrogを用いてこれを実装し、様々なスキームのしきい値を示し、文献上に存在するものよりも高い消去率とパウリしきい値の融合ネットワークを見つける。 次に、回路ベースの計算、フロッケに基づく計算、マルチ量子ビット計測によるfbqcを含む、多くの低レベルエラーモデルからフォールトトレランスのホモロジー的記述を提供する、フォールトトレラントコンプレックスと呼ばれるより一般的な構造を定義する。 これにより、フォールトトレランスのホモロジー記述の適用性が拡張され、これまで特定されていなかった多くの新しいスキームの生成が可能になる。 また、カラーコードと3次元シングルショットサブシステムのためのフォールトトレラントコンプレックスのファミリーを定義し、同様のコンストラクティブメソッドを可能にし、それぞれに新しい例をいくつか提示する。

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