論文の概要: Improving threshold for fault-tolerant color code quantum computing by
flagged weight optimization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.13958v1
- Date: Wed, 21 Feb 2024 17:40:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-22 14:18:24.228068
- Title: Improving threshold for fault-tolerant color code quantum computing by
flagged weight optimization
- Title（参考訳）: フラグ付き重み最適化によるフォールトトレラントカラーコード量子コンピューティングのしきい値改善
- Authors: Yugo Takada, Keisuke Fujii
- Abstract要約: フラグ量子ビットを用いたデコーダの重み付けを最適化し,誤差の影響を抑える手法を提案する。
物理誤差率の低い論理誤差率は,従来の手法よりも約1桁低いことを示す。
この方法は、他の重みベースのデコーダにも適用でき、QECの実験的な実装の候補として、より有望なカラーコードが得られる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0634978400374293
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Color codes are promising quantum error correction (QEC) codes because they
have an advantage over surface codes in that all Clifford gates can be
implemented transversally. However, thresholds of color codes under
circuit-level noise are relatively low mainly because measurements of their
high-weight stabilizer generators cause an increase in a circuit depth, and
thus, substantial errors are introduced. This makes color codes not the best
candidate. Here, we propose a method to suppress the impact of such errors by
optimizing weights of decoders using flag qubits and reducing the circuit depth
using cat states. We set the weights based on conditional error probabilities
conditioned on the measurement outcomes of flag qubits. In numerical
simulations, we improve the threshold of the (4.8.8) color code under the
circuit-level noise from 0.14% to around 0.27%, which is calculated by using an
integer programming decoder. Furthermore, in the (6.6.6) color code, we
achieved a circuit-level threshold of around 0.36%, which is almost the same
value as the highest value in the previous studies employing the same noise
model. In both cases, the achieved logical error rates at low physical error
rates are almost one order of magnitude lower than a conventional method that
uses a single ancilla qubit for each stabilizer measurement. This method can
also be applied to other weight-based decoders, making the color codes more
promising for the candidate of experimental implementation of QEC. Furthermore,
one can utilize this approach to improve a threshold of wider classes of QEC
codes, such as high-rate quantum low-density parity check codes.
- Abstract（参考訳）: カラーコードは、全てのクリフォードゲートを横断的に実装できるという点で、表面符号よりも有利であるため、有望な量子誤り訂正(QEC)符号である。
しかし、回路レベルの雑音下でのカラーコードの閾値は、主に高重安定化器発生器の測定が回路深さの増大を引き起こすため、比較的低いため、かなりの誤差が生じる。
これによりカラーコードは最善の候補ではない。
本稿では,フラグ量子ビットを用いたデコーダの重み付けを最適化し,cat状態を用いた回路深度を低減し,誤差の影響を抑制する手法を提案する。
フラグ量子ビットの測定結果に基づいて条件誤差確率に基づいて重みを設定した。
数値シミュレーションでは、回路レベルの雑音下での(4.8.8)カラーコードの閾値を0.14%から0.27%に改善し、整数プログラミングデコーダを用いて計算する。
さらに, (6.6.6) 色符号では, 回路レベルのしきい値が約0.36%となり, 同一ノイズモデルを用いた先行研究の最高値とほぼ同値となった。
どちらの場合も、物理的エラー率の低い論理エラー率は、各安定化器の測定に1つのアンシラキュービットを使用する従来の方法よりもほぼ1桁低い。
この方法は他の重みベースのデコーダにも適用でき、qecの実験的な実装の候補としてより有望である。
さらに、このアプローチを利用して、QEC符号のより広いクラスのしきい値(例えば、高速量子低密度パリティチェック符号)を改善することができる。
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