論文の概要: Facilitating Practical Fault-tolerant Quantum Computing Based on Color Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.05222v5
• Date: Sun, 2 Jun 2024 05:00:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-04 21:00:32.649499
• Title: Facilitating Practical Fault-tolerant Quantum Computing Based on Color Codes
• Title（参考訳）: カラーコードに基づく実用的フォールトトレラント量子コンピューティング
• Authors: Jiaxuan Zhang, Yu-Chun Wu, Guo-Ping Guo,
• Abstract要約: 本研究では,カラーコードに基づく実用的なフォールトトレラント量子コンピューティングを実現するために,いくつかの重要な課題に対処する。 まず, 誤り率関連重み付き復号グラフを導入することにより, 三角色符号の0.57%の閾値を得た。 第2に,カラーコード格子手術の回路レベルの復号化について検討し,効率的な復号化アルゴリズムを提案する。 第3に, 三角カラーコードの新しい状態注入プロトコルを提案し, 従来の粗いプロトコルに比べて1ラウンド15～1の蒸留における出力マジック状態エラー率を2桁減らした。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6963971634605797
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Color code is a promising topological code for fault-tolerant quantum computing. Insufficient research on the color code has delayed its practical application. In this work, we address several key issues to facilitate practical fault-tolerant quantum computing based on color codes. First, by introducing decoding graphs with error-rate-related weights, we obtained the threshold of $0.47\%$ of the 6,6,6 triangular color code under the standard circuit-level noise model, narrowing the gap to that of the surface code. Second, our work firstly investigates the circuit-level decoding of color code lattice surgery, and gives an efficient decoding algorithm, which is crucial for performing logical operations in a quantum computer with two-dimensional architectures. Lastly, a new state injection protocol of the triangular color code is proposed, reducing the output magic state error rate in one round of 15 to 1 distillation by two orders of magnitude compared to a previous rough protocol. We have also proven that our protocol offers the lowest logical error rates for state injection among all possible CSS codes.
• Abstract（参考訳）: カラーコードはフォールトトレラント量子コンピューティングにとって有望なトポロジ的コードである。 カラーコードに関する不十分な研究は、その実用化を遅らせている。 本研究では,カラーコードに基づく実用的なフォールトトレラント量子コンピューティングを実現するために,いくつかの重要な課題に対処する。 まず, 誤差時間関係の重み付き復号グラフを導入することにより, 標準回路レベルのノイズモデルの下で, 6,6 の三角形カラーコードに対して 0.47 % の閾値を求め, 表面符号との差を狭めた。 第2に,カラーコード格子手術の回路レベルの復号化をまず検討し,2次元アーキテクチャを持つ量子コンピュータにおいて論理演算を行う上で重要な,効率的な復号化アルゴリズムを提案する。 最後に, 三角カラーコードの新しい状態注入プロトコルを提案し, 従来の粗いプロトコルと比較して, 1ラウンドの15から1の蒸留における出力マジック状態エラー率を2桁減らした。 また、我々のプロトコルは、可能なすべてのCSSコードの中で、状態注入の論理的エラー率が最も低いことを証明しています。

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