論文の概要: Comparative study of decoding the surface code using simulated annealing
under depolarizing noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.07973v2
- Date: Tue, 21 Nov 2023 05:25:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-23 04:03:35.797246
- Title: Comparative study of decoding the surface code using simulated annealing
under depolarizing noise
- Title（参考訳）: 脱分極雑音下におけるシミュレートアニーリングによる表面コード復号の比較検討
- Authors: Yusaku Takeuchi, Yugo Takada, Tatsuya Sakashita, Jun Fujisaki,
Hirotaka Oshima, Shintaro Sato, Keisuke Fujii
- Abstract要約: 提案したIsing-based decoding approachは,雑音を非分極する最小値完全マッチング (MWPM) アルゴリズムよりも高い精度を実現する。
我々の結果は、量子コンピュータ制御デバイスで実現可能な効率的かつ高速なデコーダの開発に重要である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6449786007855248
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We explored decoding methods for the surface code under depolarizing noise by
mapping the problem into the Ising model optimization. We consider two kinds of
mapping with and without a soft constraint and also various optimization
solvers, including simulated annealing implemented on a CPU, "Fujitsu Digital
Annealer" (DA), a hardware architecture specialized for the Ising problems, and
CPLEX, an exact integer programming solver. We find that the proposed
Ising-based decoding approaches provide higher accuracy compared to the
minimum-weight perfect matching (MWPM) algorithm for depolarizing noise and
comparable to minimum distance decoding using CPLEX. While decoding time is
longer than MWPM when we compare it with a single core CPU, our method is
amenable to parallelization and easy to implement on dedicated hardware,
suggesting potential future speedups. Regarding the mapping methods to the
Ising model with and without a soft constraint, the SA decoder yielded higher
accuracy without a soft constraint. In contrast, the DA decoder shows less
difference between the two mapping methods, which indicates that DA can find a
better solution with smaller number of iterations even under the soft
constraint. Our results are important for devising efficient and fast decoders
feasible with quantum computer control devices.
- Abstract（参考訳）: この問題をイジングモデル最適化にマッピングすることにより,ノイズの非分極下での表面符号の復号法を検討した。
ソフト制約のない2種類のマッピングと、cpu上に実装されたシミュレーションアニーリング、 ising問題に特化したハードウェアアーキテクチャである"fujitsu digital annealer"(da)、厳密な整数プログラミングソルバであるcplexなど、様々な最適化ソルバについて検討する。
提案したIsing-based decoding 手法は,雑音を非分極する最小値完全マッチング (MWPM) アルゴリズムよりも精度が高く,CPLEX を用いた最小距離復号法に匹敵する。
単一コアCPUと比較すると,復号化時間はMWPMよりも長いが,並列化が可能であり,専用ハードウェアの実装が容易であり,将来的な高速化が期待できる。
ソフト制約のないイジングモデルへのマッピングについて,saデコーダはソフト制約を伴わずに高い精度を示した。
対照的に、DAデコーダは2つのマッピング方法の差が少なく、DAはソフト制約の下でも少ないイテレーション数でより良い解を見つけることができることを示している。
量子コンピュータ制御デバイスで効率的かつ高速にデコーダを実現するためには,この結果が重要である。
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