論文の概要: Analog information decoding of bosonic quantum LDPC codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.01328v2
• Date: Mon, 10 Jun 2024 06:47:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-12 04:47:59.418560
• Title: Analog information decoding of bosonic quantum LDPC codes
• Title（参考訳）: ボゾン量子LDPC符号のアナログ情報復号
• Authors: Lucas Berent, Timo Hillmann, Jens Eisert, Robert Wille, Joschka Roffe,
• Abstract要約: 本稿では,ボソニック量子ビット読み出しから得られたシンドローム情報を明示的に活用する新しい復号法を提案する。 その結果,アナログ情報を用いた一般的な復号アルゴリズムの基礎となり,フォールトトレラント量子計算の方向に有望な結果を示すことができた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.34006871348377
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error correction is crucial for scalable quantum information processing applications. Traditional discrete-variable quantum codes that use multiple two-level systems to encode logical information can be hardware-intensive. An alternative approach is provided by bosonic codes, which use the infinite-dimensional Hilbert space of harmonic oscillators to encode quantum information. Two promising features of bosonic codes are that syndrome measurements are natively analog and that they can be concatenated with discrete-variable codes. In this work, we propose novel decoding methods that explicitly exploit the analog syndrome information obtained from the bosonic qubit readout in a concatenated architecture. Our methods are versatile and can be generally applied to any bosonic code concatenated with a quantum low-density parity-check (QLDPC) code. Furthermore, we introduce the concept of quasi-single-shot protocols as a novel approach that significantly reduces the number of repeated syndrome measurements required when decoding under phenomenological noise. To realize the protocol, we present a first implementation of time-domain decoding with the overlapping window method for general QLDPC codes, and a novel analog single-shot decoding method. Our results lay the foundation for general decoding algorithms using analog information and demonstrate promising results in the direction of fault-tolerant quantum computation with concatenated bosonic-QLDPC codes.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正はスケーラブルな量子情報処理アプリケーションに不可欠である。 論理情報をエンコードするために複数の2レベルシステムを使用する従来の離散変数量子符号は、ハードウェア集約的である。 別のアプローチは、調和振動子の無限次元ヒルベルト空間を使って量子情報を符号化するボソニック符号によって提供される。 ボソニック符号の2つの有望な特徴は、シンドロームの測定がネイティブに類似しており、離散変数符号と結合可能であることである。 本研究では,結合アーキテクチャにおけるボソニック・キュービット・リードアウトから得られるアナログシンドローム情報を明示的に活用する新しい復号法を提案する。 我々の手法は汎用的であり、一般に量子低密度パリティチェック(QLDPC)コードと連結したボソニックコードに適用できる。 さらに,現象雑音下での復号に要する繰り返し症候群の測定回数を大幅に削減する手法として,準単発プロトコルの概念を導入する。 このプロトコルを実現するために、一般的なQLDPC符号の重なり合うウィンドウメソッドを用いた時間領域復号法と、新しいアナログシングルショット復号法を提案する。 本研究は,アナログ情報を用いた一般復号アルゴリズムの基礎を築き,結合型ボソニック-QLDPC符号を用いたフォールトトレラント量子計算の方向性を示すものである。

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