論文の概要: Integrating Window-Based Correlated Decoding with Constant-Time Logical Gates for Large-Scale Quantum Computation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.16963v1
• Date: Tue, 22 Oct 2024 12:44:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-23 14:28:28.364099
• Title: Integrating Window-Based Correlated Decoding with Constant-Time Logical Gates for Large-Scale Quantum Computation
• Title（参考訳）: 大規模量子計算のための一定時間論理ゲートによるウィンドウベース関連デコードの統合
• Authors: Jiaxuan Zhang, Zhao-Yun Chen, Jia-Ning Li, Tian-Hao Wei, Huan-Yu Liu, Xi-Ning Zhuang, Qing-Song Li, Yu-Chun Wu, Guo-Ping Guo,
• Abstract要約: フォールトトレラント量子コンピューティングの重要な問題のひとつは、ゲートの実装のオーバーヘッドを減らすことである。 近年提案された相関復号化とアルゴリズム的フォールトトレランスは高速な普遍性ゲートを実現する。 このアプローチは、大規模な回路を扱うための自然な要求であるウィンドウベースの復号法とは相容れない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.657137510701165
• License:
• Abstract: Large-scale quantum computation requires to be performed in the fault-tolerant manner. One crucial issue of fault-tolerant quantum computing (FTQC) is reducing the overhead of implementing logical gates. Recently proposed correlated decoding and ``algorithmic fault tolerance" achieve fast logical gates that enables universal quantum computation. However, for circuits involving mid-circuit measurements and feedback, this approach is incompatible with window-based decoding, which is a natural requirement for handling large-scale circuits. In this letter, we propose an alternative architecture that employs delayed fixup circuits, integrating window-based correlated decoding with fast transversal gates. This design significantly reduce both the frequency and duration of correlated decoding, while maintaining support for constant-time logical gates and universality across a broad class of quantum codes. More importantly, by spatial parallelism of windows, this architecture well adapts to time-optimal FTQC, making it particularly useful for large-scale computation. Using Shor's algorithm as an example, we explore the application of our architecture and reveals the promising potential of using fast transversal gates to perform large-scale quantum computing tasks with acceptable overhead on physical systems like ion traps.
• Abstract（参考訳）: 大規模量子計算は、フォールトトレラントな方法で行う必要がある。 フォールトトレラント量子コンピューティング(FTQC)の重要な問題のひとつは、論理ゲートの実装のオーバーヘッドを減らすことである。 最近提案された相関復号法と 'algorithmic fault tolerance' は、普遍的な量子計算を可能にする高速論理ゲートを実現する。 しかし、中回路計測やフィードバックを含む回路では、大規模な回路を扱うための自然な要求であるウィンドウベースのデコーディングとは相容れない。 本稿では,ウィンドウベースの相関デコーディングを高速なトランスバーサルゲートと組み合わせ,遅延固定回路を用いた代替アーキテクチャを提案する。 この設計により、相関復号の周波数と持続時間の両方が大幅に減少し、幅広い種類の量子符号をまたいだ定数時間論理ゲートと普遍性のサポートを維持した。 さらに、ウィンドウの空間並列性により、このアーキテクチャは時間最適化FTQCによく適応し、大規模計算に特に有用である。 Shorのアルゴリズムを例として、アーキテクチャの適用を探求し、高速なトランスバースゲートを使用して、イオントラップのような物理システムに許容されるオーバーヘッドで大規模量子コンピューティングタスクを実行する、有望な可能性を明らかにする。

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