論文の概要: Local Clustering Decoder: a fast and adaptive hardware decoder for the surface code

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.10343v1
• Date: Fri, 15 Nov 2024 16:43:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-18 15:37:52.437237
• Title: Local Clustering Decoder: a fast and adaptive hardware decoder for the surface code
• Title（参考訳）: ローカルクラスタリングデコーダ:表面コードのための高速かつ適応的なハードウェアデコーダ
• Authors: Abbas B. Ziad, Ankit Zalawadiya, Canberk Topal, Joan Camps, György P. Gehér, Matthew P. Stafford, Mark L. Turner,
• Abstract要約: 本稿では,リアルタイムデコードシステムの精度と速度要件を同時に達成するソリューションとしてローカルクラスタリングデコーダを紹介する。 我々のデコーダはFPGA上に実装され、ハードウェア並列性を利用して、最速のキュービットタイプにペースを保ちます。 通常の非適応復号法と比較して4倍少ない物理量子ビットを持つ100万個の誤りのない量子演算を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: To avoid prohibitive overheads in performing fault-tolerant quantum computation, the decoding problem needs to be solved accurately and at speeds sufficient for fast feedback. Existing decoding systems fail to satisfy both of these requirements, meaning they either slow down the quantum computer or reduce the number of operations that can be performed before the quantum information is corrupted. We introduce the Local Clustering Decoder as a solution that simultaneously achieves the accuracy and speed requirements of a real-time decoding system. Our decoder is implemented on FPGAs and exploits hardware parallelism to keep pace with the fastest qubit types. Further, it comprises an adaptivity engine that allows the decoder to update itself in real-time in response to control signals, such as heralded leakage events. Under a realistic circuit-level noise model where leakage is a dominant error source, our decoder enables one million error-free quantum operations with 4x fewer physical qubits when compared to standard non-adaptive decoding. This is achieved whilst decoding in under 1 us per round with modest FPGA resources, demonstrating that high-accuracy real-time decoding is possible, and reducing the qubit counts required for large-scale fault-tolerant quantum computation.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラントな量子計算を行う場合の異常なオーバーヘッドを避けるため、デコード問題は高速なフィードバックに十分な速度で正確かつ正確に解決する必要がある。 既存の復号化システムはこれらの要件の両方を満たすことができず、量子コンピュータを減速させるか、量子情報が破損する前に実行できる演算数を減少させる。 本稿では,リアルタイムデコードシステムの精度と速度要件を同時に達成するソリューションとしてローカルクラスタリングデコーダを紹介する。 我々のデコーダはFPGA上に実装され、ハードウェア並列性を利用して、最速のキュービットタイプにペースを保ちます。 さらに、アダプティビティエンジンを備えており、デコーダは、隠蔽された漏洩イベントなどの制御信号に応答して、自らをリアルタイムで更新することができる。 リークが主流となるリアルな回路レベルのノイズモデルの下では、デコーダは標準の非適応デコードに比べて物理量子ビットが4倍少ない100万個の誤りのない量子演算を可能にする。 これは、1ラウンドあたり1 us未満のデコードで、控えめなFPGAリソースで実現し、高精度なリアルタイムデコードが可能であることを実証し、大規模なフォールトトレラント量子計算に必要なキュービット数を削減した。

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