論文の概要: Improved Belief Propagation Decoding Algorithms for Surface Codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.11523v3
- Date: Sat, 3 Aug 2024 05:45:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-06 20:19:11.405470
- Title: Improved Belief Propagation Decoding Algorithms for Surface Codes
- Title(参考訳): 表面符号の信念伝搬復号アルゴリズムの改良
- Authors: Jiahan Chen, Zhengzhong Yi, Zhipeng Liang, Xuan Wang,
- Abstract要約: 信念伝播(BP)は、ほぼ線形時間の複雑さで有名である。
BPの復号精度は後処理無しで、ほとんどの状況では不十分である。
本稿では,表面符号のGF(4)よりもBPの復号精度を向上させることに焦点を当てる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 5.916355710767515
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum error correction is crucial for universal fault-tolerant quantum computing. Highly accurate and low-time-complexity decoding algorithms play an indispensable role in making sure quantum error correction works. Among existing decoding algorithms, belief propagation (BP) is notable for its nearly linear time complexity and general applicability to stabilizer codes. However, BP's decoding accuracy without post-processing is unsatisfactory in most situations. This article focuses on improving the decoding accuracy of BP over GF(4) for surface codes. We first propose Momentum-BP and AdaGrad-BP, inspired by machine learning optimization techniques, to reduce oscillation in message updating and break the symmetric trapping sets. We further propose EWAInit-BP, which adaptively updates initial probabilities and provides a 1 to 3 orders of magnitude improvement over traditional BP for planar surface code, toric code, and XZZX surface code without any post-processing method, showing high decoding accuracy even under parallel scheduling. The theoretical $O(1)$ time complexity under parallel scheduling and high accuracy of EWAInit-BP make it a promising candidate for high-precision real-time decoders. Meanwhile, the ideas of the Momentum-BP, AdaGrad-BP and EWAInit-BP provide promising approaches to improve the decoding accuracy of BP to get rid of its reliance on post-processing.
- Abstract(参考訳): 量子誤り訂正は、普遍的なフォールトトレラント量子コンピューティングにとって不可欠である。
高精度で低時間複雑度復号アルゴリズムは、量子誤り訂正が動作するようにするためには不可欠である。
既存の復号アルゴリズムの中で、信念の伝播(BP)は、ほぼ線形時間的複雑さと安定化符号への一般的な適用性で有名である。
しかし、BPの復号精度は後処理なしでは殆どの状況では不十分である。
本稿では,表面符号のGF(4)よりもBPの復号精度を向上させることに焦点を当てる。
まず,機械学習最適化技術にヒントを得たMomentum-BPとAdaGrad-BPを提案する。
さらに、初期確率を適応的に更新し、平面曲面符号、トーリック符号、XZZX曲面符号に対する従来のBPよりも1~3桁の精度向上を提供するEWAInit-BPを提案し、並列スケジューリングにおいても高い復号精度を示す。
並列スケジューリングとEWAInit-BPの高精度による$O(1)$時間複雑性は、高精度リアルタイムデコーダの候補となる。
一方、Momentum-BP、AdaGrad-BP、EWAInit-BPのアイデアは、BPの復号精度を改善するための有望なアプローチを提供し、後処理への依存を取り除く。
関連論文リスト
- Efficient Approximate Degenerate Ordered Statistics Decoding for Quantum Codes via Reliable Subset Reduction [5.625796693054094]
我々は、近似縮退復号法の概念を導入し、順序付き統計復号法(OSD)と統合する。
コードキャパシティノイズモデルにおけるOSD効率を大幅に向上するADOSDアルゴリズムを提案する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-12-30T17:45:08Z) - Demonstrating dynamic surface codes [138.1740645504286]
曲面符号の3つの時間力学的実装を実験的に実証した。
まず、曲面コードを六角格子上に埋め込んで、キュービットあたりの結合を4つから3つに減らした。
第二に、サーフェスコードを歩き、データの役割を交換し、各ラウンドごとにキュービットを測定し、蓄積した非計算エラーの組込み除去による誤り訂正を達成する。
第3に、従来のCNOTの代わりにiSWAPゲートを用いた表面コードを実現し、追加のオーバーヘッドを伴わずに、エラー訂正のための実行可能なゲートセットを拡張した。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-12-18T21:56:50Z) - SymBreak: Mitigating Quantum Degeneracy Issues in QLDPC Code Decoders by Breaking Symmetry [13.97553415798807]
量子低密度パリティチェック (qLDPC) コードは有望な代替として出現し、より少ない量子ビットを必要とする。
SymBreakはqLDPC符号のための新しいデコーダで、デコードグラフを適応的に修正し、最先端の信条伝搬デコーダの性能を向上させる。
以上の結果から,Symbreak は BP と BP+OSD より複雑な BP の変種である BP と BP+OSD を,BP と比較して論理誤差率を 16.17 ドル,qLDPC のコードファミリで 3.23 ドルで上回った。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-12-03T22:45:43Z) - A High-Performance List Decoding Algorithm for Surface Codes with Erroneous Syndrome [9.191400697168389]
本稿では,誤動作を伴う表面符号に対する高性能なリスト復号法を提案する。
提案手法は,まず,先行処理にBP復号法を用い,その後処理後統計復号法(OSD)を用いてキュービットとシンドロームの両方をリストアップし,復元する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-09-11T03:12:18Z) - Let the Code LLM Edit Itself When You Edit the Code [50.46536185784169]
underlinetextbfPositional textbfIntegrity textbfEncoding (PIE)
PIEは、標準的な完全再計算手法に比べて計算オーバーヘッドを85%以上削減する。
その結果、PIEは計算オーバーヘッドを標準の完全再計算手法に比べて85%以上削減することを示した。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-07-03T14:34:03Z) - Belief Propagation Decoding of Quantum LDPC Codes with Guided Decimation [55.8930142490617]
BPガイドデシミテーション(BPGD)に基づくQLDPC符号のデコーダを提案する。
BPGDは非収束によるBP故障率を著しく低下させる。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-12-18T05:58:07Z) - Testing the Accuracy of Surface Code Decoders [55.616364225463066]
大規模でフォールトトレラントな量子計算は量子エラー訂正符号(QECC)によって実現される
本研究は,QECC復号方式の精度と有効性をテストするための最初の体系的手法である。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-11-21T10:22:08Z) - Neural Belief Propagation Decoding of Quantum LDPC Codes Using
Overcomplete Check Matrices [60.02503434201552]
元のチェック行列における行の線形結合から生成された冗長な行を持つチェック行列に基づいてQLDPC符号を復号する。
このアプローチは、非常に低い復号遅延の利点を付加して、復号性能を著しく向上させる。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-12-20T13:41:27Z) - Improved decoding of circuit noise and fragile boundaries of tailored
surface codes [61.411482146110984]
高速かつ高精度なデコーダを導入し、幅広い種類の量子誤り訂正符号で使用することができる。
我々のデコーダは、信仰マッチングと信念フィンドと呼ばれ、すべてのノイズ情報を活用し、QECの高精度なデモを解き放つ。
このデコーダは, 標準の正方形曲面符号に対して, 整形曲面符号において, より高いしきい値と低い量子ビットオーバーヘッドをもたらすことがわかった。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-03-09T18:48:54Z) - Refined Belief-Propagation Decoding of Quantum Codes with Scalar
Messages [4.340338299803562]
スパース行列に基づく符号は優れた性能を有し、信念伝達(BP)により効率よく復号できる。
安定化器符号のBP復号は、基礎となるタナーグラフの短周期から性能損失を被る。
連続スケジュールによるメッセージ正規化を伴うBPの動作は,計算機シミュレーションにおけるデコード性能とエラーフロアを大幅に向上させる可能性があることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-02-14T10:29:58Z) - Refined Belief Propagation Decoding of Sparse-Graph Quantum Codes [4.340338299803562]
本稿では,2進BPとほぼ同程度の複雑性を持つ量子符号に対する改良されたBP復号アルゴリズムを提案する。
与えられたエラーシンドロームに対して、このアルゴリズムは従来の4次BPと同じ出力にデコードするが、渡されるノード間メッセージは単一値である。
メッセージ強度の正規化は、パフォーマンスを改善するために、これらの単一値のメッセージに自然に適用できる。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-02-16T03:51:59Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。