論文の概要: Many-hypercube codes: High-rate quantum error-correcting codes for high-performance fault-tolerant quantum computation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.16054v1
- Date: Sun, 24 Mar 2024 07:46:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-26 17:45:32.021600
- Title: Many-hypercube codes: High-rate quantum error-correcting codes for high-performance fault-tolerant quantum computation
- Title（参考訳）: many-hypercube codes: High-rate quantum error-correcting codes for high- Performance fault-tolerant quantum computing
- Authors: Hayato Goto,
- Abstract要約: 我々は,高速な量子符号の新たなファミリーとして,高速な量子誤り検出符号を開発した。
これらの単純な構造は、ハイパーキューブを用いた幾何学的解釈を可能にし、それぞれが論理キュービットに対応する。
回路レベルのノイズモデルにおいても高い誤差閾値を達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Conventional approaches to quantum error correction for fault-tolerant quantum computation are based on encoding a single logical qubit into many physical qubits, resulting in asymptotically zero encoding rates and therefore huge resource overheads. To overcome this issue, high-rate quantum codes, such as quantum low-density parity-check codes, have been studied over the past decade. However, such codes have complex structure, making it difficult to perform logical gate operations in parallel without sacrificing their advantage. Observing the simple structure and high rates of quantum error-detecting codes, here we propose concatenated high-rate quantum error-detecting codes as a new family of high-rate quantum codes. Their simple structure allows for a geometrical interpretation using hypercubes, each of which corresponds to a logical qubit. We thus call them many-hypercube codes. The encoding rate is remarkably high, e.g., 30% (64 logical qubits are encoded into 216 physical qubits). Developing a dedicated high-performance decoder, we achieve high error thresholds even in a circuit-level noise model. Logical gate operations are also parallelizable. Thus, the many-hypercube codes will pave the way to high-performance fault-tolerant quantum computation.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子計算における量子エラー補正への従来のアプローチは、単一の論理量子ビットを多くの物理量子ビットに符号化することに基づいている。
この問題を解決するために、量子低密度パリティチェック符号のような高速量子符号が過去10年間にわたって研究されてきた。
しかし、そのような符号は複雑な構造を持ち、その利点を犠牲にすることなく論理ゲート操作を並列に実行することは困難である。
本稿では,量子誤り検出符号の単純構造と高速性を考察し,量子誤り検出符号を高次量子符号の新しいファミリとして,連結した高次量子誤り検出符号を提案する。
これらの単純な構造は、ハイパーキューブを用いた幾何学的解釈を可能にし、それぞれが論理キュービットに対応する。
したがって、私たちはそれらを多くのハイパーキューブコードと呼ぶ。
符号化レートは驚くほど高く、例えば、30%(64個の論理量子ビットは216個の物理量子ビットに符号化される)である。
専用高性能デコーダを開発し,回路レベルのノイズモデルにおいても高い誤差閾値を実現する。
論理ゲート操作も並列化可能である。
したがって、マルチハイパーキューブ符号は、高性能なフォールトトレラント量子計算への道を開くことになる。
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