論文の概要: Engineering Quantum Error Correction Codes Using Evolutionary Algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.13017v1
• Date: Thu, 19 Sep 2024 18:00:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-07 12:14:24.798554
• Title: Engineering Quantum Error Correction Codes Using Evolutionary Algorithms
• Title（参考訳）: 進化的アルゴリズムを用いたエンジニアリング量子誤り訂正符号
• Authors: Mark Webster, Dan Browne,
• Abstract要約: 量子誤り訂正と量子誤り訂正符号の使用は、実用的な量子コンピューティングの実現に不可欠である可能性が高い。 与えられたエラーモデルに対して最適な安定化器符号を求める新しい進化的アルゴリズムを提案する。 この研究の一環として、量子誤り訂正符号の距離を求める進化的アルゴリズムQDistEvolを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum error correction and the use of quantum error correction codes is likely to be essential for the realisation of practical quantum computing. Because the error models of quantum devices vary widely, quantum codes which are tailored for a particular error model may have much better performance. In this work, we present a novel evolutionary algorithm which searches for an optimal stabiliser code for a given error model, number of physical qubits and number of encoded qubits. We demonstrate an efficient representation of stabiliser codes as binary strings -- this allows for random generation of valid stabiliser codes, as well as mutation and crossing of codes. Our algorithm finds stabiliser codes whose distance closely matches the best-known-distance codes of codetables.de for n <= 20 physical qubits. We perform a search for optimal distance CSS codes, and compare their distance to the best-known-codes. Finally, we show that the algorithm can be used to optimise stabiliser codes for biased error models, demonstrating a significant improvement in the undetectable error rate for [[12, 1]] codes versus the best-known-distance code with the same parameters. As part of this work, we also introduce an evolutionary algorithm QDistEvol for finding the distance of quantum error correction codes.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正と量子誤り訂正符号の使用は、実用的な量子コンピューティングの実現に不可欠である可能性が高い。 量子デバイスのエラーモデルは多種多様であるため、特定のエラーモデルに適した量子符号の方がはるかに優れた性能を持つ可能性がある。 本研究では,与えられた誤りモデル,物理量子ビット数,符号化量子ビット数に対して最適な安定化器符号を求める新しい進化的アルゴリズムを提案する。 私たちは、バイナリ文字列としてスタビライザコードの効率的な表現を実証します。これは、有効なスタビライザコードのランダムな生成と、コードの突然変異と交差を可能にします。 我々のアルゴリズムは, n <= 20 個の物理量子ビットに対して, Codetables.de の最もよく知られた距離符号との距離が近い安定化器符号を求める。 最適な距離CSS符号の探索を行い、その距離を最もよく知られた符号と比較する。 最後に,[12, 1]]符号に対する検出不能な誤り率と,同じパラメータを持つ最もよく知られた距離符号とを比較検討することにより,バイアス付き誤りモデルに対する安定化器符号の最適化が可能であることを示す。 この研究の一環として、量子誤り訂正符号の距離を求める進化的アルゴリズムQDistEvolを導入する。

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