論文の概要: Benchmarking the ability of a controller to execute quantum error corrected non-Clifford circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.07121v3
• Date: Sun, 10 Nov 2024 00:40:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-12 14:04:21.072613
• Title: Benchmarking the ability of a controller to execute quantum error corrected non-Clifford circuits
• Title（参考訳）: 量子誤り訂正非クリフォード回路の実行能力のベンチマーク
• Authors: Yaniv Kurman, Lior Ella, Ramon Szmuk, Oded Wertheim, Benedikt Dorschner, Sam Stanwyck, Yonatan Cohen,
• Abstract要約: 誤り訂正された非クリフォード回路は、QEC符号を実行する古典的な制御系に依存していることを示す。 我々は,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分析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Reaching useful fault-tolerant quantum computation relies on successfully implementing quantum error correction (QEC). In QEC, quantum gates and measurements are performed to encode quantum logic in a spatially nonlocal wavefunction within an error protected Hilbert space. To reach protected logic, classical processing is used to decode the measurements into estimated local errors and eventually logical errors. To date, QEC research has concentrated on developing and evaluating QEC codes and decoding algorithms. In this work, we elucidate that the feasibility of an error corrected non-Clifford circuits hinges upon the classical control system running the QEC codes. In particular, QEC controllers need to perform a key task: decoding-based feed-forward with low latency, defined as the time between the last measurement to be decoded and a mid-circuit quantum operation that depends on it. We analyze how the QEC control system latency performance determines the operation regime of a QEC circuit: latency divergence, classical-controller limited runtime, or quantum-operation limited runtime. This, in turn, implies that any control system intended to execute QEC will need to be evaluated on its ability to perform low-latency decoding-based feed-forward. We define here two near-term benchmarks that evaluate this ability, thus quantifying the potential of holistic QEC controller-decoder systems to successfully execute QEC. These benchmarks and analysis set a standard for evaluating and developing 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、誤差保護ヒルベルト空間内の空間的非局所波動関数の量子論理を符号化するために量子ゲートと測定を行う。 保護された論理に到達するために、古典的な処理を用いて測定結果を推定された局所誤差と最終的に論理誤差にデコードする。 これまでにQECの研究は、QECコードの開発と評価と復号アルゴリズムの開発に集中してきた。 本研究では,QEC符号を動作させる古典的制御系において,誤り訂正非クリフォード回路の実現可能性について検討する。 特に、QECコントローラは重要なタスクを実行する必要がある: 遅延の低い復号ベースのフィードフォワードは、復号される最後の測定値とそれに依存する中間回路量子演算の間の時間として定義される。 我々は,QEC制御システムのレイテンシ性能がQEC回路の動作状態を決定する方法を分析する:レイテンシのばらつき,古典的コントローラの制限ランタイム,量子演算の制限ランタイム。 これは、QECを実行するための制御システムは、低遅延デコードベースのフィードフォワードを実行する能力に基づいて評価する必要があることを意味している。 そこで本研究では、この能力を評価するための2つの短期ベンチマークを定義し、QECを正常に実行するための総合的なQECコントローラデコーダシステムの可能性を定量化する。 これらのベンチマークと分析は、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のための標準を定めている。

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