論文の概要: Effcient classical error correction for parity-encoded spin systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.07170v3
- Date: Sat, 22 Feb 2025 12:26:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-25 22:39:30.576673
- 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修正について述べる。
スピン読み出しにおける独立かつ同一に分散された誤りを、素直な復号アルゴリズムを用いて修正できることが示されている。
この結果から,PEアーキテクチャは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。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Fast solvers for combinatorial optimization problems (COPs) have garnered engineering interest across various industrial and social applications. Quantum annealing (QA) has emerged as a promising candidate, with considerable efforts dedicated to its development. Since COP is encoded in the Ising interaction among logical spins, its realization necessitates a spin system with all-to-all connectivity, presenting technical challenges in the physical implementation of large-scale QA devices. W. Lechner, P. Hauke, and P. Zoller proposed a parity-encoding (PE) architecture, which consists of an enlarged system of physical spins with only local connectivity among them, to circumvent this difficulty in developing near-future QA devices. They suggested that this architecture not only alleviates implementation challenges and enhances scalability but also possesses intrinsic fault tolerance, as logical spins are redundantly and nonlocally encoded in the physical spins. Nevertheless, it remains unclear how these advantageous features can be exploited. This paper addresses correcting 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 using a straightforward decoding algorithm that can be viewed as a bit flipping (BF) algorithm for the LDPC codes. The BF algorithm has been shown to perform comparably 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 enhances the performance of the global optimal solution search using the PE architecture. 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おいて工学的関心を集めている。
量子アニール(QA)は、その開発に多大な努力を払って、有望な候補として浮上している。
COPは論理スピン間のIsing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。
W. Lechner、P. Hauke、P. Zollerは、近未来のQAデバイスの開発においてこの困難を回避するために、局所的な接続しか持たない物理スピンの拡張されたシステムからなる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上の課題を軽減し、スケーラビリティを高めるだけでなく、論理スピンが物理的スピンに冗長かつ非局所的に符号化されるため、固有のフォールトトレランスも持つことを示唆した。
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修正について述べる。
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せる素直な復号アルゴリズムを用いて、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)復号アルゴリズムと同等に機能することが示されている。
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アーキテクチャは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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