論文の概要: Accurate optimal quantum error correction thresholds from coherent information

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.06664v1
• Date: Mon, 11 Dec 2023 18:59:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-12 14:11:42.498750
• Title: Accurate optimal quantum error correction thresholds from coherent information
• Title（参考訳）: コヒーレント情報からの正確な最適量子誤差補正しきい値
• Authors: Luis Colmenarez, Ze-Min Huang, Sebastian Diehl and Markus M\"uller
• Abstract要約: ノイズの多いQEC符号の混合状態のコヒーレント情報を用いて、関連するQEC閾値を正確に推定する。 本研究は,最先端QEC符号の最適しきい値を計算するための信頼性の高い競争実践ツールとして,コヒーレント情報を確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum error correcting (QEC) codes protect quantum information from decoherence, as long as error rates fall below critical error thresholds. In general, obtaining thresholds implies simulating the QEC procedure using, in general, sub-optimal decoding strategies. In a few cases and for sufficiently simple noise models, optimal decoding of QEC codes can be framed as a phase transition in disordered classical spin models. In both situations, accurate estimation of thresholds demands intensive computational resources. Here we use the coherent information of the mixed state of noisy QEC codes to accurately estimate the associated optimal QEC thresholds already from small-distance codes at moderate computational cost. We show the effectiveness and versatility of our method by applying it first to the topological surface and color code under bit-flip and depolarizing noise. We then extend the coherent information based methodology to phenomenological and quantum circuit level noise settings. For all examples considered we obtain highly accurate estimates of optimal error thresholds from small, low-distance instances of the codes, in close accordance with threshold values reported in the literature. Our findings establish the coherent information as a reliable competitive practical tool for the calculation of optimal thresholds of state-of-the-art QEC codes under realistic noise models.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正(QEC)符号は、誤り率が臨界誤差閾値以下である限り、量子情報をデコヒーレンスから保護する。 一般に、しきい値を取得することは、QEC手順をシミュレーションすることを意味し、一般に準最適復号法を用いる。 少数のケースと十分単純なノイズモデルでは、QEC符号の最適復号は、乱れた古典スピンモデルにおける位相遷移としてフレーム化することができる。 どちらの状況においても、しきい値の正確な推定には集中的な計算資源が必要である。 ここでは,ノイズの少ないqec符号の混合状態のコヒーレント情報を用いて,小距離符号から最適qec閾値を適度な計算コストで推定する。 本手法は, ビットフリップ・デポーラライズ雑音下での位相面およびカラーコードに最初に適用することにより, 有効性と汎用性を示す。 次に、コヒーレント情報に基づく手法を現象学的および量子回路レベルのノイズ設定に拡張する。 検討されたすべての例において、文献で報告されたしきい値に従って、符号の小さな、低距離のインスタンスから最適なエラー閾値の高精度な推定値を得る。 本研究は,現実的な雑音モデル下での最先端QEC符号の最適しきい値を計算するための信頼性の高い競争実践ツールとして,コヒーレント情報を確立した。

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