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/2311.07121v4
• Date: Fri, 29 Aug 2025 10:10:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-01 13:41:09.864565
• 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: 非クリフォードQEC回路を動作させるための制御器とデコーダの組み合わせの有効性を評価するためのベンチマークを導入する。 我々は,多くの非クリフォードゲートからなる誤り訂正非クリフォード回路の実行が,古典的なコントローラデコーダシステムに厳密に依存していることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.11726720776908521
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Reaching fault-tolerant quantum computation relies on the successful implementation of non-Clifford circuits with quantum error correction (QEC). In QEC, quantum gates and measurements encode quantum information into an error-protected Hilbert space, while classical processing decodes the measurements into logical errors. QEC non-Clifford gates pose the greatest computation challenge from the classical controller perspective, as they require mid-circuit decoding-dependent feed-forward, modifying the physical gate sequence based on the decoding outcome of previous measurements within the same circuit. In this work, we introduce the first benchmarks to holistically evaluate the capability of a combined controller-decoder system to run non-Clifford QEC circuits. We show that executing an error-corrected non-Clifford circuit, comprised of numerous non-Clifford gates, strictly hinges upon the classical controller-decoder system. Particularly, its ability to perform decoding-based feed-forward with low-latency, defined as the time between the last measurement required for decoding and the dependent mid-circuit quantum operation. We analyze how the system latency dictates the circuit operational regime: latency divergence, classical-controller-limited runtime, or quantum-operation-limited runtime. Based on this understanding, we introduce latency-based benchmarks to set a standard for developing QEC control systems as an essential components of fault-tolerant quantum computation.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子計算は、量子エラー補正(QEC)を備えた非クリフォード回路の実装の成功に依存している。 QECでは、量子ゲートと測定が誤り保護されたヒルベルト空間に量子情報をエンコードし、古典的な処理は測定結果を論理的誤りにデコードする。 QEC非クリフォードゲートは、同じ回路内の以前の測定値の復号結果に基づいて物理ゲートシーケンスを変更するために、中間回路の復号化に依存したフィードフォワードを必要とするため、古典的なコントローラの観点から最も大きな計算課題となる。 本研究では,非クリフォードQEC回路を動作させるための制御器とデコーダを組み合わせたシステムの有効性を総合的に評価する最初のベンチマークを紹介する。 我々は,多くの非クリフォードゲートからなる誤り訂正非クリフォード回路の実行が,古典的なコントローラデコーダシステムに厳密に依存していることを示す。 特に、復号化に必要な最後の測定値と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、低レイテンシで復号化ベースのフィードフォワードを実行する能力がある。 システムのレイテンシが、レイテンシのばらつき、古典的なコントローラ制限ランタイム、量子演算制限ランタイムといった、回路の運用体制をどのように規定するかを分析する。 この理解に基づいて、フォールトトレラント量子計算の不可欠なコンポーネントとしてQEC制御システムを開発するための標準となるように、レイテンシベースのベンチマークを導入する。

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