論文の概要: Correlated decoding of logical algorithms with transversal gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.03272v2
- Date: Mon, 07 Apr 2025 16:29:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-08 14:05:45.597441
- Title: Correlated decoding of logical algorithms with transversal gates
- Title（参考訳）: 逆ゲートを用いた論理アルゴリズムの相関復号法
- Authors: Madelyn Cain, Chen Zhao, Hengyun Zhou, Nadine Meister, J. Pablo Bonilla Ataides, Arthur Jaffe, Dolev Bluvstein, Mikhail D. Lukin,
- Abstract要約: 論理アルゴリズムは、絡み合うゲートにおける誤りの伝播を考慮した量子ビットの復号化により、大幅に改善できることを示す。
我々は、この手法が深部論理クリフォード回路の時空間コストを大幅に削減することを数値的に検証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.6520503393751524
- License:
- 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 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. In particular, by leveraging the deterministic propagation of stabilizer measurement errors through transversal Clifford gates, we find that correlated decoding enables the number of noisy syndrome extraction rounds between these gates to be reduced from $O(d)$ to $O(1)$ in Clifford circuits, where $d$ is the code distance. We verify numerically that this approach substantially reduces the space-time cost of deep logical Clifford circuits. These results demonstrate that correlated decoding provides a major advantage in early fault-tolerant computation, as realized in recent experiments, and further 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。
近年, 論理量子ビットの効率向上を実証する実験 (Bluvstein et al , Nature 626, Nature 626, 58-65 (2024)) により, 論理アルゴリズムの性能は, 論理量子ビットを並列に復号して, 逆エンタングゲート中の誤りの伝播を考慮し, 大幅に向上できることを示した。
このような相関復号化によりクリフォードと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アキュラシーを提供する2つの復号器を探索する。
特に、逆クリフォードゲートによる安定化器測定誤差の決定的伝播を利用して、相関復号によりこれらのゲート間のノイズ症候群抽出ラウンドの数をクリフォード回路において$O(d)$から$O(1)$に減らし、コード距離を$d$とする。
本手法が深部論理クリフォード回路の時空間コストを大幅に低減することを示す。
これらの結果から、相関復号化は、最近の実験で実現された早期フォールトトレラント計算において大きな利点をもたらすことが示され、さらに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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