論文の概要: Effcient classical error correction for parity encoded spin systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.07170v1
- Date: Tue, 11 Feb 2025 01:31:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-12 14:05:53.886325
- Title: Effcient classical error correction for parity encoded spin systems
- Title（参考訳）: パリティ符号化スピンシステムの効率的な古典的誤り補正
- Authors: Yoshihiro Nambu,
- Abstract要約: 本稿では,PEアーキテクチャのスピン読み出しにおける誤りの訂正方法について述べる。
スピン読み出しにおける独立かつ同一に分散されたエラーは、非常に単純な復号アルゴリズムによって修正可能であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Fast solvers for combinatorial optimization problems (COPs) have attracted engineering interest in various industrial and social applications. Quantum annealing (QA) has emerged as a promising candidate and significant efforts have been dedicated to its development. Since COP is encoded in the Ising interaction between logical spins, its realization requires a spin system with all-to-all connectivity, which poses technical difficulties in the physical implementation of large-scale QA devices. W. Lechner, P. Hauke, and P. Zoller proposed parity-encoding (PE) architecture, consisting of a larger system of physical spins with only local connectivities between them, to avoid this diffculty in the near future QA device development. They suggested that this architecture not only reduces implementation diffculties and improves scalability, but also has intrinsic fault tolerance because logical spins are redundantly and nonlocally encoded into the physical spins. Nevertheless, it remains unclear how these advantageous features can be exploited. This paper addresses how to correct errors in a spin readout of PE architecture. Our work is based on the close connection between PE architecture and classical low-density parity-check (LDPC) codes. We have shown that independent and identically distributed errors in a spin readout can be corrected by a very simple decoding algorithm that can be regarded as a bit flipping (BF) algorithm for the LDPC codes. The BF algorithm was shown to have comparable performance to the belief propagation (BP) decoding algorithm. Furthermore, it is suggested that the introduction of post-readout BF decoding reduces the total computational cost and improves the performance of the global optimal solution search using the PE architecture. We believe that our results indicate that the PE architecture is a promising platform for near-term QA devices.
- Abstract（参考訳）: 組合せ最適化問題(COP)の高速解法は、様々な産業や社会の応用に工学的関心を惹きつけている。
量子アニール(QA)は有望な候補として登場し、その開発に多大な努力が注がれている。
COPは論理スピン間のイジング相互作用に符号化されているため、その実現には全接続のスピンシステムが必要であるため、大規模QAデバイスの物理的実装に技術的な困難が生じる。
W. Lechner、P. Hauke、P. Zollerはパリティエンコーディング(PE)アーキテクチャを提案した。
彼らは、このアーキテクチャは実装の複雑さを減らしスケーラビリティを向上させるだけでなく、論理スピンが冗長かつ非局所的に物理スピンに符号化されるため、固有のフォールトトレランスも持っていることを示唆した。
しかし、これらの有利な機能がどのように活用されるのかは不明だ。
本稿では,PEアーキテクチャのスピン読み出しにおける誤りの訂正方法について述べる。
我々の研究は、PEアーキテクチャと古典的な低密度パリティチェック(LDPC)コードとの密接な関係に基づいている。
我々は、LDPC符号のビットフリップ(BF)アルゴリズムとみなすことができる非常に単純な復号アルゴリズムにより、スピン読み出しにおける独立かつ同一の分散誤差を補正できることを実証した。
BFアルゴリズムは、信念伝播(BP)復号アルゴリズムに匹敵する性能を示した。
さらに,読み出し後のBF復号化により計算コストが削減され,PEアーキテクチャを用いたグローバル最適解探索の性能が向上することが示唆された。
この結果から,PEアーキテクチャがQAデバイスに期待できるプラットフォームであることが示唆された。
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