論文の概要: Spatially parallel decoding for multi-qubit lattice surgery
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.01353v2
- Date: Mon, 6 May 2024 13:39:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-07 23:26:12.927765
- Title: Spatially parallel decoding for multi-qubit lattice surgery
- Title（参考訳）: 多ビット格子手術のための空間並列復号法
- Authors: Sophia Fuhui Lin, Eric C. Peterson, Krishanu Sankar, Prasahnt Sivarajah,
- Abstract要約: 量子エラー訂正によって保護される量子アルゴリズムの実行には、リアルタイム、古典的なデコーダが必要である。
リアルタイム復号化に関するこれまでのほとんどの研究は、表面コードに符号化された孤立論理量子ビットに焦点を当ててきた。
表面コードでは、実用性のある量子プログラムは格子手術によって実行されるマルチキュービットの相互作用を必要とする。
格子手術中に大規模なマージパッチが発生する可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.10713888959520208
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Running quantum algorithms protected by quantum error correction requires a real time, classical decoder. To prevent the accumulation of a backlog, this decoder must process syndromes from the quantum device at a faster rate than they are generated. Most prior work on real time decoding has focused on an isolated logical qubit encoded in the surface code. However, for surface code, quantum programs of utility will require multi-qubit interactions performed via lattice surgery. A large merged patch can arise during lattice surgery -- possibly as large as the entire device. This puts a significant strain on a real time decoder, which must decode errors on this merged patch and maintain the level of fault-tolerance that it achieves on isolated logical qubits. These requirements are relaxed by using spatially parallel decoding, which can be accomplished by dividing the physical qubits on the device into multiple overlapping groups and assigning a decoder module to each. We refer to this approach as spatially parallel windows. While previous work has explored similar ideas, none have addressed system-specific considerations pertinent to the task or the constraints from using hardware accelerators. In this work, we demonstrate how to configure spatially parallel windows, so that the scheme (1) is compatible with hardware accelerators, (2) supports general lattice surgery operations, (3) maintains the fidelity of the logical qubits, and (4) meets the throughput requirement for real time decoding. Furthermore, our results reveal the importance of optimally choosing the buffer width to achieve a balance between accuracy and throughput -- a decision that should be influenced by the device's physical noise.
- Abstract（参考訳）: 量子エラー訂正によって保護される量子アルゴリズムの実行には、リアルタイム、古典的なデコーダが必要である。
バックログの蓄積を防止するために、このデコーダは、生成されたものよりも速い速度で、量子デバイスからシンドロームを処理しなければならない。
リアルタイム復号化に関するこれまでのほとんどの研究は、表面コードに符号化された孤立論理量子ビットに焦点を当ててきた。
しかし、表面コードでは、実用性のある量子プログラムは格子手術によって実行されるマルチキュービットの相互作用を必要とする。
格子手術中に大規模なマージパッチが発生する可能性がある。
これにより、このマージされたパッチのエラーをデコードし、分離された論理量子ビット上で達成されるフォールトトレランスのレベルを維持する必要がある。
これらの要件は、デバイス上の物理量子ビットを複数の重なり合うグループに分割し、デコーダモジュールを各グループに割り当てることで達成できる空間並列復号を用いて緩和される。
このアプローチを空間的に平行なウィンドウと呼ぶ。
これまでも同様のアイデアを探求してきたが、タスクやハードウェアアクセラレーションの使用による制約に関連するシステム固有の考慮事項には対処していない。
本研究では,(1)がハードウェアアクセラレータと互換性を持ち,(2)一般的な格子手術操作をサポートし,(3)論理量子ビットの忠実性を維持し,(4)リアルタイムデコーディングのスループット要件を満たすように,空間並列ウィンドウの設定方法を示す。
さらに, バッファ幅を最適に選択して, 精度とスループットのバランスをとることの重要性も明らかにした。
関連論文リスト
- Local Clustering Decoder: a fast and adaptive hardware decoder for the surface code [0.0]
本稿では,リアルタイムデコードシステムの精度と速度要件を同時に達成するソリューションとしてローカルクラスタリングデコーダを紹介する。
我々のデコーダはFPGA上に実装され、ハードウェア並列性を利用して、最速のキュービットタイプにペースを保ちます。
通常の非適応復号法と比較して4倍少ない物理量子ビットを持つ100万個の誤りのない量子演算を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-15T16:43:59Z) - Generalizing the matching decoder for the Chamon code [1.8416014644193066]
チャモン符号として知られる3次元,非CSS,低密度のパリティチェックコードに対して,マッチングデコーダを実装した。
一般化された整合デコーダは、整合前に信念伝播ステップによって拡張され、偏極雑音に対するしきい値が10.5%となる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-05T19:00:12Z) - Demonstrating real-time and low-latency quantum error correction with superconducting qubits [52.08698178354922]
超伝導量子プロセッサに組み込まれたスケーラブルFPGAデコーダを用いて低遅延フィードバックを示す。
復号ラウンド数が増加するにつれて、論理誤差の抑制が観察される。
この作業でデコーダのスループットとレイテンシが発達し、デバイスの継続的な改善と相まって、次世代の実験がアンロックされた。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-07T17:07:18Z) - Localized statistics decoding: A parallel decoding algorithm for quantum low-density parity-check codes [3.001631679133604]
任意の量子低密度パリティチェック符号に対する局所統計復号法を導入する。
我々のデコーダは専用ハードウェアの実装に適しており、実験からリアルタイムシンドロームをデコードするための有望な候補として位置づけられている。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-26T18:00:09Z) - How to choose a decoder for a fault-tolerant quantum computer? The speed
vs accuracy trade-off [48.73569522869751]
与えられた量子アーキテクチャに対して最適なデコーダを選択する方法を示す。
速度と精度のトレードオフを分析することにより、最適な停止時間を選択する戦略を提案する。
PyMatchingデコーダのデスクトップ実装を備えたサーフェスコードのプロトコルについて説明する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-23T19:30:08Z) - Modular decoding: parallelizable real-time decoding for quantum
computers [55.41644538483948]
リアルタイム量子計算は、ノイズの多い量子ハードウェアによって生成されたデータのストリームから論理的な結果を取り出すことができる復号アルゴリズムを必要とする。
本稿では,デコーディングの精度を犠牲にすることなく,最小限の追加通信でこの問題に対処できるモジュールデコーディングを提案する。
本稿では,格子探索型耐故障ブロックのモジュールデコーディングの具体例であるエッジ頂点分解について紹介する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-08T19:26:10Z) - Parallel window decoding enables scalable fault tolerant quantum
computation [2.624902795082451]
本稿では,デコード問題を並列化し,ほぼ任意のシンドローム処理速度を実現する手法を提案する。
並列化では、古典的なフィードバックの決定を遅らせる必要があり、論理クロックの速度が遅くなる。
既知のオート・テレポーテーション・ガジェットを使用すれば、キュービットオーバーヘッドの増加と引き換えに、スローダウンを完全に排除することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-18T12:37:57Z) - Improved decoding of circuit noise and fragile boundaries of tailored
surface codes [61.411482146110984]
高速かつ高精度なデコーダを導入し、幅広い種類の量子誤り訂正符号で使用することができる。
我々のデコーダは、信仰マッチングと信念フィンドと呼ばれ、すべてのノイズ情報を活用し、QECの高精度なデモを解き放つ。
このデコーダは, 標準の正方形曲面符号に対して, 整形曲面符号において, より高いしきい値と低い量子ビットオーバーヘッドをもたらすことがわかった。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-09T18:48:54Z) - Dense Coding with Locality Restriction for Decoder: Quantum Encoders vs.
Super-Quantum Encoders [67.12391801199688]
我々は、デコーダに様々な局所性制限を課すことにより、濃密な符号化について検討する。
このタスクでは、送信者アリスと受信機ボブが絡み合った状態を共有する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-26T07:29:54Z) - Space-efficient binary optimization for variational computing [68.8204255655161]
本研究では,トラベリングセールスマン問題に必要なキュービット数を大幅に削減できることを示す。
また、量子ビット効率と回路深さ効率のモデルを円滑に補間する符号化方式を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-15T18:17:27Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。