論文の概要: Optimizing compilation of error correction codes for 2xN quantum dot arrays and its NP-hardness
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.09061v2
- Date: Sun, 05 Oct 2025 17:56:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-07 14:28:09.274072
- Title: Optimizing compilation of error correction codes for 2xN quantum dot arrays and its NP-hardness
- Title（参考訳）: 2xN量子ドットアレイの誤り訂正符号の最適化とNP硬度
- Authors: Anthony Micciche, Feroz Ahmed Mian, Anasua Chatterjee, Andrew McGregor, Stefan Krastanov,
- Abstract要約: 近年の進歩は、高い忠実度を持つ量子ドットアレイを通して電子とホールスピン量子ビットのシャットリングを実証している。
我々は,任意のCalderbank-Shor-Steane(CSS)誤り訂正符号のシンドローム抽出回路をコンパイルする一連の方法を開発した。
我々は、多くの現代の関心のコードに必要とされるシャトルの数を示す表を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7616042687330637
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The ability to physically move qubits within a register allows the design of hardware-specific error-correction codes, which can achieve fault-tolerance while respecting other constraints. In particular, recent advancements have demonstrated the shuttling of electron and hole spin qubits through a quantum dot array with high fidelity. It is therefore timely to explore error correction architectures consisting merely of two parallel quantum dot arrays, an experimentally validated architecture compatible with classical wiring and control constraints. Upon such an architecture, we develop a suite of heuristic methods for compiling any Calderbank-Shor-Steane (CSS) error-correcting code's syndrome-extraction circuit to run with a reduced number of shuttling operations. We demonstrate how column-regular qLDPC codes can be compiled in a provably minimal number of shuttles that is exactly equal to the column weight of the code when Shor-style syndrome extraction is used. We provide tables stating the number of required shuttles for many contemporary codes of interest. In addition, we provide a proof of the NP hardness of minimizing the number of shuttle operations for general codes, even when using Shor syndrome extraction. We also discuss how one could get around this by placing blanks in the ancilla array to achieve minimal shuttles with Shor syndrome extraction on any CSS code, at the cost of longer ancilla arrays
- Abstract（参考訳）: レジスタ内で量子ビットを物理的に移動させる機能により、ハードウェア固有のエラー訂正符号の設計が可能となり、他の制約を尊重しながらフォールトトレランスを達成できる。
特に、最近の進歩は、高い忠実度を持つ量子ドットアレイを通して電子とホールスピン量子ビットのシャットリングを実証している。
したがって、古典的な配線や制御制約に適合する実験的な検証済みアーキテクチャである2つの並列量子ドットアレイからなる誤り訂正アーキテクチャを探索する時期が来た。
このようなアーキテクチャでは,任意のCalderbank-Shor-Steane(CSS)誤り訂正符号のシンドローム抽出回路をコンパイルし,シャットリング操作数を削減したヒューリスティックな手法を開発した。
我々は,ショアスタイルのシンドローム抽出を行う場合の符号の列重と正確に等しい最小限のシャトル数で,カラム正規qLDPCコードをどのようにコンパイルできるかを実証する。
我々は、多くの現代の関心のコードに必要とされるシャトルの数を示す表を提供する。
さらに、Shor症候群抽出を用いた場合であっても、一般符号のシャトル運転回数を最小限に抑えるNP硬度を示す。
また、どんなCSSコードでもShorシンドロームを抽出して最小限のシャトルを実現するために、アンシラアレイにブランクを配置して、より長いアンシラアレイを犠牲にすることで、この問題を回避する方法について論じる。
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