論文の概要: A real-time, scalable, fast and highly resource efficient decoder for a quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.05558v2
- Date: Tue, 24 Sep 2024 10:01:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-09 14:28:50.527550
- Title: A real-time, scalable, fast and highly resource efficient decoder for a quantum computer
- Title（参考訳）: 量子コンピュータのためのリアルタイム・スケーラブル・高速・高資源なデコーダ
- Authors: Ben Barber, Kenton M. Barnes, Tomasz Bialas, Okan Buğdaycı, Earl T. Campbell, Neil I. Gillespie, Kauser Johar, Ram Rajan, Adam W. Richardson, Luka Skoric, Canberk Topal, Mark L. Turner, Abbas B. Ziad,
- Abstract要約: 我々は、Collision Clusteringデコーダを導入し、FPGAおよびASICハードウェア上で実装する。
我々は、主量子誤り訂正方式である曲面符号を用いて論理記憶実験をシミュレートする。
我々は、超伝導量子ビットのような高速動作モードの要求に合致するMHz復号速度を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9014261239550778
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: To unleash the potential of quantum computers, noise effects on qubits' performance must be carefully managed. The decoders responsible for diagnosing noise-induced computational errors must use resources efficiently to enable scaling to large qubit counts and cryogenic operation. Additionally, they must operate at speed, to avoid an exponential slowdown in the logical clock rate of the quantum computer. To overcome such challenges, we introduce the Collision Clustering decoder and implement it on FPGA and ASIC hardware. We simulate logical memory experiments using the leading quantum error correction scheme, the surface code, and demonstrate MHz decoding speed - matching the requirements of fast-operating modalities such as superconducting qubits - up to an 881 and 1057 qubits surface code with the FPGA and ASIC, respectively. The ASIC design occupies 0.06 mm$^2$ and consumes only 8 mW of power. Our decoder is both highly performant and resource efficient, unlocking a viable path to practically realising fault-tolerant quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの可能性を解き放つためには、量子ビットの性能に対するノイズ効果を慎重に管理する必要がある。
ノイズによって引き起こされる計算エラーを診断するデコーダは、大きな量子ビット数へのスケーリングと低温動作を可能にするために、リソースを効率的に利用しなければならない。
さらに、量子コンピュータの論理クロックレートが指数関数的に遅くなるのを避けるために、速度で動作する必要がある。
このような課題を克服するために、Collision Clusteringデコーダを導入し、FPGAおよびASICハードウェア上で実装する。
量子誤り訂正方式, 表面符号を用いて論理記憶実験をシミュレーションし, 超伝導量子ビットなどの高速動作モードの要求に合致するMHz復号速度をFPGAとASICでそれぞれ851および1057キュービット表面コードに近似した。
ASIC の設計は 0.06 mm$^2$ であり、わずか 8 mW の電力しか消費しない。
我々のデコーダは高い性能とリソース効率を持ち、フォールトトレラントな量子コンピュータを実現するための実行可能な道を開く。
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