論文の概要: On the Efficacy of Surface Codes in Compensating for Radiation Events in Superconducting Devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.10841v1
- Date: Mon, 15 Jul 2024 15:56:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-16 14:20:24.761316
- Title: On the Efficacy of Surface Codes in Compensating for Radiation Events in Superconducting Devices
- Title（参考訳）: 超電導デバイスにおける放射線事象補償における表面符号の有効性について
- Authors: Marzio Vallero, Gioele Casagranda, Flavio Vella, Paolo Rech,
- Abstract要約: 我々は,4億件以上の故障インジェクションから得られたデータを報告し,コード出力の復号後の論理誤差とハードウェア故障の相関関係を考察した。
本研究では, 表面符号を適切に選択し, 調整することで, 放射線誘発断層の修正確率を最大10%向上させることを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1204495827342438
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Reliability is fundamental for developing large-scale quantum computers. Since the benefit of technological advancements to the qubit's stability is saturating, algorithmic solutions, such as quantum error correction (QEC) codes, are needed to bridge the gap to reliable computation. Unfortunately, the deployment of the first quantum computers has identified faults induced by natural radiation as an additional threat to qubits reliability. The high sensitivity of qubits to radiation hinders the large-scale adoption of quantum computers, since the persistence and area-of-effect of the fault can potentially undermine the efficacy of the most advanced QEC. In this paper, we investigate the resilience of various implementations of state-of-the-art QEC codes to radiation-induced faults. We report data from over 400 million fault injections and correlate hardware faults with the logical error observed after decoding the code output, extrapolating physical-to-logical error rates. We compare the code's radiation-induced logical error rate over the code distance, the number and role in the QEC of physical qubits, the underlying quantum computer topology, and particle energy spread in the chip. We show that, by simply selecting and tuning properly the surface code, thus without introducing any overhead, the probability of correcting a radiation-induced fault is increased by up to 10\%. Finally, we provide indications and guidelines for the design of future QEC codes to further increase their effectiveness against radiation-induced events.
- Abstract（参考訳）: 信頼性は大規模量子コンピュータの開発に不可欠である。
量子ビットの安定性に対する技術進歩の利点は飽和しているため、量子誤り訂正(QEC)符号のようなアルゴリズムによる解は、そのギャップを信頼性の高い計算に埋める必要がある。
残念なことに、最初の量子コンピュータの展開は、自然放射線によって引き起こされる欠陥を、量子ビットの信頼性に対する新たな脅威として特定した。
放射線に対するクビットの高感度は量子コンピュータの大規模採用を妨げるが、これは断層の持続性と効果領域が、最も先進的なQECの有効性を損なう可能性があるためである。
本稿では,放射線誘起断層に対する最先端QEC符号の各種実装のレジリエンスについて検討する。
我々は,4億件以上の故障インジェクションから得られたデータと,コード出力の復号後の論理的誤りとを相関させ,物理-論理的誤り率を推定する。
コード距離、物理量子ビットのQECにおける数と役割、基礎となる量子コンピュータトポロジ、チップ内に広がる粒子エネルギーを比較した。
その結果, オーバヘッドを発生させることなく, 表面コードの選択と調整を簡便に行うことで, 放射線誘発断層の修正確率を最大10倍に向上させることを示した。
最後に,今後のQEC符号の設計の指針とガイドラインを提供し,放射線による事象に対する効果をさらに高めている。
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