論文の概要: Color code decoder with improved scaling for correcting circuit-level noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.07482v2
• Date: Thu, 23 Jan 2025 01:27:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-24 19:43:22.818340
• Title: Color code decoder with improved scaling for correcting circuit-level noise
• Title（参考訳）: カラーコードデコーダによる回路レベルのノイズ補正
• Authors: Seok-Hyung Lee, Andrew Li, Stephen D. Bartlett,
• Abstract要約: 2次元カラーコードは、フォールトトレラント量子コンピューティングの有望な候補である。 色ごとに一致する2つのデコーダを組み合わせた効率的なカラーコードデコーダを提案する。 私たちのシミュレーションでは、この復号化戦略が論理的失敗の可能な限りのスケーリングにほぼ達していることが示されています。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.440316110613964
• License:
• Abstract: Two-dimensional color codes are a promising candidate for fault-tolerant quantum computing, as they have high encoding rates, transversal implementation of logical Clifford gates, and resource-efficient magic state preparation schemes. However, decoding color codes presents a significant challenge due to their structure, where elementary errors violate three checks instead of just two (a key feature in surface code decoding), and the complexity of extracting syndrome is greater. We introduce an efficient color-code decoder that tackles these issues by combining two matching decoders for each color, generalized to handle circuit-level noise by employing detector error models. We provide comprehensive analyses of the decoder, covering its threshold and sub-threshold scaling both for bit-flip noise with ideal measurements and for circuit-level noise. Our simulations reveal that this decoding strategy nearly reaches the best possible scaling of logical failure ($p_\mathrm{fail} \sim p^{d/2}$) for both noise models, where $p$ is the noise strength, in the regime of interest for fault-tolerant quantum computing. While its noise thresholds are comparable with other matching-based decoders for color codes ($8.2\%$ for bit-flip noise and $0.46\%$ for circuit-level noise), the scaling of logical failure rates below threshold significantly outperforms the best matching-based decoders.
• Abstract（参考訳）: 2次元カラーコードは、高い符号化率、論理的クリフォードゲートの超越実装、リソース効率の良いマジック状態準備スキームを持つため、フォールトトレラント量子コンピューティングの有望な候補である。 しかし、色符号の復号化は、2つではなく3つのチェック(表面符号復号における重要な特徴)に初等誤差が違反し、抽出シンドロームの複雑さが増大しているため、大きな課題となる。 本稿では,各色に一致する2つのデコーダを組み合わせて,検出誤差モデルを用いて回路レベルのノイズを処理することで,これらの問題に対処する効率的なカラーコードデコーダを提案する。 我々は、ビットフリップノイズと回路レベルのノイズの両方に対して、その閾値とサブ閾値のスケーリングをカバーし、デコーダの包括的解析を行う。 我々のシミュレーションでは、この復号化戦略が両方のノイズモデルに対して最も可能な論理的故障のスケーリング(p_\mathrm{fail} \sim p^{d/2}$)にほぼ達していることが示されている。 ノイズ閾値は、ビットフリップノイズが8.2\%、回路レベルのノイズが0.46\%の他のマッチングベースのデコーダに匹敵するが、閾値未満の論理的故障率のスケーリングは、マッチングベースのデコーダよりも大幅に優れている。

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