論文の概要: Correlated decoding of logical algorithms with transversal gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.03272v1
• Date: Tue, 5 Mar 2024 19:13:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-07 17:03:42.280782
• Title: Correlated decoding of logical algorithms with transversal gates
• Title（参考訳）: トランスバーサルゲートを用いた論理アルゴリズムの相関復号
• Authors: Madelyn Cain, Chen Zhao, Hengyun Zhou, Nadine Meister, J. Pablo Bonilla Ataides, Arthur Jaffe, Dolev Bluvstein, Mikhail D. Lukin
• Abstract要約: ゲートの絡み合いにおける物理誤差の伝搬を考慮した量子ビットの復号化により,論理アルゴリズムを大幅に改善できることを示す。 深い論理的クリフォード回路を考慮し, 相関復号化により, ゲート当たりのノイズ症候群抽出のラウンド数を削減することにより, 時空間コストを大幅に向上できることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8093449003779667
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error correction is believed to be essential for scalable quantum computation, but its implementation is challenging due to its considerable space-time overhead. Motivated by recent experiments demonstrating efficient manipulation of logical qubits using transversal gates (Bluvstein et al., Nature 626, 58-65 (2024)), we show that the performance of logical algorithms can be substantially improved by decoding the qubits jointly to account for physical error propagation during transversal entangling gates. We find that such correlated decoding improves the performance of both Clifford and non-Clifford transversal entangling gates, and explore two decoders offering different computational runtimes and accuracies. By considering deep logical Clifford circuits, we find that correlated decoding can significantly improve the space-time cost by reducing the number of rounds of noisy syndrome extraction per gate. These results demonstrate that correlated decoding provides a major advantage in early fault-tolerant computation, and indicate it has considerable potential to reduce the space-time cost in large-scale logical algorithms.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正は、スケーラブルな量子計算には不可欠であると考えられているが、その実装は相当な時空オーバーヘッドのために困難である。 トランスバーサルゲート (bluvstein et al., nature 626, 58-65 (2024)) を用いた論理量子ビットの効率的な操作を実証する最近の実験に動機づけられ, トランスバーサルゲート中の物理エラー伝播を考慮した量子ビットの復号により, 論理アルゴリズムの性能が大幅に向上することを示した。 このような相関復号化によりクリフォードおよび非クリフォードトランスバーサルエンタングゲートの性能が向上し,異なる計算ランタイムと精度を提供する2つの復号器を探索する。 深い論理クリフォード回路を考えることで,相関復号は,ゲート当たりのノイズ除去のラウンド数を減少させることで,時空間コストを大幅に改善できることがわかった。 これらの結果から,相関復号化は早期のフォールトトレラント計算において大きな利点となり,大規模論理アルゴリズムの時空間コストを低減できる可能性が示唆された。

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