論文の概要: Control Requirements and Benchmarks for Quantum Error Correction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.07121v2
- Date: Wed, 1 May 2024 09:43:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-02 20:11:13.587743
- Title: Control Requirements and Benchmarks for Quantum Error Correction
- Title（参考訳）: 量子エラー補正のための制御要件とベンチマーク
- Authors: Yaniv Kurman, Lior Ella, Ramon Szmuk, Oded Wertheim, Benedikt Dorschner, Sam Stanwyck, Yonatan Cohen,
- Abstract要約: 本稿では、QEC制御系の遅延性能がQEC回路の動作状態を決定する方法を示す。
これらのベンチマークは、測定とそれに依存する操作の間のレイテンシに基づいています。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Reaching useful fault-tolerant quantum computation relies on successfully implementing quantum error correction (QEC). In QEC, quantum gates and measurements are performed to stabilize the computational qubits, and classical processing is used to convert the measurements into estimated logical Pauli frame updates or logical measurement results. While QEC research has concentrated on developing and evaluating QEC codes and decoding algorithms, specification and clarification of the requirements for the classical control system running QEC codes are lacking. Here, we elucidate the roles of the QEC control system, the necessity to implement low latency feed-forward quantum operations, and suggest near-term benchmarks that confront the classical bottlenecks for QEC quantum computation. These benchmarks are based on the latency between a measurement and the operation that depends on it and incorporate the different control aspects such as quantum-classical parallelization capabilities and decoding throughput. Using a dynamical system analysis, we show how the QEC control system latency performance determines the operation regime of a QEC circuit: latency divergence, where quantum calculations are unfeasible, classical-controller limited runtime, or quantum-operation limited runtime where the classical operations do not delay the quantum circuit. This analysis and the proposed benchmarks aim to allow the evaluation and development of QEC control systems toward their realization as a main component in fault-tolerant quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 有用なフォールトトレラント量子計算は量子誤り訂正(QEC)をうまく実装することに依存する。
QECでは、量子ゲートと測定を行い、計算量子ビットを安定化させ、古典的な処理を用いて測定結果を推定された論理的パウリフレームの更新や論理的測定結果に変換する。
QECの研究はQEC符号と復号アルゴリズムの開発と評価に重点を置いているが、QEC符号を実行する古典的な制御システムの要求仕様と明確化は欠如している。
本稿では、QEC制御システムの役割、低レイテンシフィードフォワード量子演算の実装の必要性、およびQEC量子計算の古典的ボトルネックに直面する短期ベンチマークを提案する。
これらのベンチマークは、測定とそれに依存する操作の間のレイテンシに基づいており、量子古典的並列化機能や復号スループットなどの異なる制御側面を取り入れている。
動的システム解析を用いて、QEC制御系遅延性能がQEC回路の動作状態を決定する方法を示す:遅延ばらつき、量子計算が不可能な場合、古典的制御子制限ランタイム、古典的演算が量子回路を遅延しない場合、量子演算制限ランタイム。
この分析と提案したベンチマークは、フォールトトレラント量子計算の主成分としての実現に向けて、QEC制御システムの評価と開発を可能にすることを目的としている。
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