論文の概要: Architectures for Heterogeneous Quantum Error Correction Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.03202v3
• Date: Sun, 10 Nov 2024 21:00:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-12 14:08:58.217129
• Title: Architectures for Heterogeneous Quantum Error Correction Codes
• Title（参考訳）: 不均一量子誤り訂正符号のアーキテクチャ
• Authors: Samuel Stein, Shifan Xu, Andrew W. Cross, Theodore J. Yoder, Ali Javadi-Abhari, Chenxu Liu, Kun Liu, Zeyuan Zhou, Charles Guinn, Yufei Ding, Yongshan Ding, Ang Li,
• Abstract要約: 不均一なアーキテクチャは、普遍論理計算への明確な経路を提供する。 本研究では,アシラバスを用いてコード間データ移動のためのサーフェスコードとグロスコードを統合することを提案する。 アルゴリズムを特定の論理誤差率で実行する場合、物理量子ビットの最大6.42倍の減少を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.488578754808676
• License:
• Abstract: Quantum Error Correction (QEC) is essential for future quantum computers due to its ability to exponentially suppress physical errors. The surface code is a leading error-correcting code candidate because of its local topological structure, experimentally achievable thresholds, and support for universal gate operations with magic states. However, its physical overhead scales quadratically with number of correctable errors. Conversely, quantum low-density parity-check (qLDPC) codes offer superior scaling but lack, on their own, a clear path to universal logical computation. Therefore, it is becoming increasingly evident is becoming that there are significant advantages to designing architectures using multiple codes. Heterogeneous architectures provide a clear path to universal logical computation as well as the ability to access different resource trade offs. To address this, we propose integrating the surface code and gross code using an ancilla bus for inter-code data movement. This approach involves managing trade-offs, including qubit overhead, a constrained instruction set, and gross code (memory) routing and management. While our focus is on the gross-surface code architecture, our method is adaptable to any code combination and the constraints generated by that specific architecture. Motivated by the potential reduction of physical qubit overhead, an ever important feature in the realization of fault tolerant computation, we perform the first full system study of heterogeneous error-correcting codes, discovering architectural trade-offs and optimizing around them. We demonstrate physical qubit reductions of up to 6.42x when executing an algorithm to a specific logical error rate, at the cost of up to a 3.43x increase in execution time.
• Abstract（参考訳）: 量子エラー補正(Quantum Error Correction, QEC)は、物理誤差を指数的に抑制する能力のため、将来の量子コンピュータにとって不可欠である。 サーフェスコードは、局所的なトポロジカルな構造、実験的に達成可能なしきい値、マジック状態を持つユニバーサルゲート操作のサポートのため、エラー訂正コード候補として主要なものである。 しかし、物理オーバーヘッドは修正可能なエラーの数で2倍にスケールする。 逆に、量子低密度パリティチェック(qLDPC)符号はより優れたスケーリングを提供するが、それ自体は普遍論理計算への明確な経路を欠いている。 そのため、複数のコードを使ってアーキテクチャを設計する上で大きな利点があることが、ますます明らかになりつつある。 不均一なアーキテクチャは、普遍的な論理計算への明確な経路と、異なるリソーストレードオフにアクセスする能力を提供する。 そこで本研究では,アシラバスを用いたコード間データ移動のためのサーフェスコードとグロウトコードの統合を提案する。 このアプローチでは、qubitオーバーヘッド、制約付き命令セット、全体コード(メモリ)ルーティングと管理など、トレードオフを管理する。 私たちのアプローチは、表面的なコードアーキテクチャに重点を置いていますが、その特定のアーキテクチャによって生成されるあらゆるコードの組み合わせと制約に適応できます。 フォールトトレラント計算の実現における重要な特徴である物理量子ビットオーバーヘッドの潜在的な削減により、不均一なエラー訂正符号の完全なシステム研究を行い、アーキテクチャ上のトレードオフを発見し、その周辺を最適化する。 我々は,特定の論理誤差率にアルゴリズムを実行する場合,実行時間の最大3.43倍のコストで,最大6.42倍の量子ビット削減を実演する。

関連論文リスト

• Accelerating Error Correction Code Transformers [56.75773430667148]
  本稿では,トランスを用いたデコーダの高速化手法を提案する。 最新のハードウェアでは、90%の圧縮比を実現し、算術演算エネルギー消費を少なくとも224倍削減する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-10-08T11:07:55Z)
• Algorithmic Fault Tolerance for Fast Quantum Computing [37.448838730002905]
  本研究では,幅広い種類の量子コードに対して,一定の時間オーバーヘッドでフォールトトレラントな論理演算を実行できることを示す。 理想的な測定結果分布からの偏差をコード距離で指数関数的に小さくできることを示す。 我々の研究は、フォールトトレランスの理論に新たな光を当て、実用的なフォールトトレラント量子計算の時空間コストを桁違いに削減する可能性がある。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-25T15:43:25Z)
• Fault-tolerant quantum computing with the parity code and noise-biased qubits [0.0]
  本稿では,ノイズバイアス量子ビットのコード結合とパリティアーキテクチャに基づく,フォールトトレラントな普遍量子コンピューティングアーキテクチャを提案する。 パリティアーキテクチャは、近接する物理的相互作用から任意の論理接続を得るために特別に調整されたLDPCコードとして理解することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-17T12:49:31Z)
• Dependency-Aware Compilation for Surface Code Quantum Architectures [7.543907169342984]
  表面符号を実装した量子コンピュータにおける量子回路のコンパイル問題について検討する。 我々はこの問題を新しいアルゴリズムで効率よく、ほぼ最適に解決する。 我々の評価は、我々のアプローチが現実的なワークロードをコンパイルするのに強力で柔軟であることを示している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-11-29T19:36:19Z)
• Matching Generalized-Bicycle Codes to Neutral Atoms for Low-Overhead Fault-Tolerance [7.718509743812828]
  本稿では,原子配列における空間効率のよい量子誤り訂正符号の制限セットを実装するためのプロトコルを提案する。 このプロトコルは、表面符号の最大10倍の物理量子ビットを必要とする一般化された自転車符号を可能にする。 また,一般化自転車符号と一般計算のための曲面符号を併用した概念量子メモリハイアアーチの評価を行った。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-11-28T17:31:08Z)
• Optimizing quantum gates towards the scale of logical qubits [78.55133994211627]
  量子ゲート理論の基本的な前提は、量子ゲートはフォールトトレランスの誤差閾値を超えることなく、大きなプロセッサにスケールできるということである。 ここでは、このような問題を克服できる戦略について報告する。 我々は、68個の周波数可変ビットの周波数軌跡をコレオグラフィーして、超伝導エラー中に単一量子ビットを実行することを示した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-04T13:39:46Z)
• A Novel Implementation Methodology for Error Correction Codes on a Neuromorphic Architecture [0.8021197489470758]
  本稿では,ニューロモルフィックアーキテクチャ上にデコーダアルゴリズムのハード・決定クラスをマッピングする手法を提案する。 本稿では,Xilinx Zynq ZCU102 MPSoC上でエミュレートされたTrueNorthにインスパイアされたアーキテクチャ上でのGalager Bデコーディングアルゴリズムの実装について述べる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-06T20:49:10Z)
• Deep Quantum Error Correction [73.54643419792453]
  量子誤り訂正符号(QECC)は、量子コンピューティングのポテンシャルを実現するための鍵となる要素である。 本研究では,新しいエンペンド・ツー・エンドの量子誤りデコーダを効率的に訓練する。 提案手法は,最先端の精度を実現することにより,QECCのニューラルデコーダのパワーを実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-01-27T08:16:26Z)
• Transversal Injection: A method for direct encoding of ancilla states for non-Clifford gates using stabiliser codes [55.90903601048249]
  非クリフォードゲートのこのオーバーヘッドを低減するためのプロトコルを導入する。 予備的な結果は、より広い距離で高品質な忠実さを示唆している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-11-18T06:03:10Z)
• Overcoming leakage in scalable quantum error correction [128.39402546769284]
  計算状態から高エネルギー状態への量子情報の漏洩は、量子誤り訂正(QEC)の追求における大きな課題である。 本稿では,Sycamore量子プロセッサ上で,各サイクルの全てのキュービットから漏れが除去される距離3曲面符号と距離21ビットフリップ符号の実行を実演する。 本報告では, 論理状態を符号化したデータキュービットにおける定常リーク集団の10倍の減少と, デバイス全体の平均リーク人口の1/10〜3ドルの減少を報告した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-11-09T07:54:35Z)
• Logical blocks for fault-tolerant topological quantum computation [55.41644538483948]
  本稿では,プラットフォームに依存しない論理ゲート定義の必要性から,普遍的なフォールトトレラント論理の枠組みを提案する。 資源オーバーヘッドを改善するユニバーサル論理の新しいスキームについて検討する。 境界のない計算に好適な論理誤差率を動機として,新しい計算手法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-22T19:00:03Z)

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。