論文の概要: Quantum LDPC codes for erasure-biased atomic quantum processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.20189v1
- Date: Thu, 27 Feb 2025 15:23:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-28 14:56:58.323044
- Title: Quantum LDPC codes for erasure-biased atomic quantum processors
- Title（参考訳）: 消去バイアス原子量子プロセッサのための量子LDPC符号
- Authors: Laura Pecorari, Guido Pupillo,
- Abstract要約: 量子低密度パリティ・チェック(LDPC)符号は、最近、フォールトトレラント量子コンピューティングへの道筋を示すことが示されている。
支配的エラーが消去である場合、量子LDPC符号は高いしきい値とより強力な論理的誤り抑制を与える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Identifying the best families of quantum error correction (QEC) codes for near-term experiments is key to enabling fault-tolerant quantum computing. Ideally, such codes should have low overhead in qubit number, high physical error thresholds, and moderate requirements on qubit connectivity to simplify experiments, while allowing for high logical error suppression. Quantum Low-Density Parity-Check (LDPC) codes have been recently shown to provide a path towards QEC with low qubit overhead and small logical error probabilities. Here, we demonstrate that when the dominant errors are erasures -- as can be engineered in different quantum computing architectures -- quantum LDPC codes additionally provide high thresholds and even stronger logical error suppression in parameter regimes that are accessible to current experiments. Using large-scale circuit-level QEC simulations, we benchmark the performance of two families of high-rate quantum LDPC codes, namely Clifford-deformed La-cross codes and Bivariate Bicycle codes, under a noise model strongly biased towards erasure errors. Both codes outperform the surface code by offering up to orders of magnitude lower logical error probabilities. Interestingly, we find that this decrease in the logical error probability may not be accompanied by an increase in the code threshold, as different QEC codes benefit differently from large erasure fractions. While here we focus on neutral atom qubits, the results also hold for other quantum platforms, such as trapped ions and superconducting qubits, for which erasure conversion has been demonstrated.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピューティングを実現する上では、量子エラー訂正(QEC)符号の最良のファミリーを短期的な実験で特定することが重要である。
理想的には、そのような符号は、量子ビット数のオーバーヘッドが低く、物理誤差閾値が高く、実験を単純化するためには、量子ビット接続の適度な要求を満たさなければならない。
量子低密度パリティ・チェック(LDPC)符号は、最近、量子ビットオーバーヘッドが低く、論理誤差の少ないQECへの経路を示すことが示されている。
ここでは、支配的なエラーが、異なる量子コンピューティングアーキテクチャでエンジニアリングできるように、消去である場合、量子LDPC符号は、さらに高いしきい値を提供し、現在の実験でアクセス可能なパラメータレギュレーションにおいてより強力な論理的エラー抑制を提供する。
大規模回路レベルQECシミュレーションを用いて,高次量子LDPC符号,すなわちクリフォード変形Laクロス符号とバイバリエート自転車符号の2つのファミリの性能を,消去誤差に強く偏りのあるノイズモデルでベンチマークした。
どちらの符号も、論理的エラー確率を桁違いに低くすることで、表面コードより優れている。
興味深いことに、この論理誤差確率の減少はコードしきい値の増加に伴わない可能性がある。
ここでは中性原子量子ビットに焦点をあてるが、この結果は閉じ込められたイオンや超伝導量子ビットなどの他の量子プラットフォームにも当てはまり、消去変換が実証されている。
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