論文の概要: Extractors: QLDPC Architectures for Efficient Pauli-Based Computation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.10390v1
- Date: Thu, 13 Mar 2025 14:07:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-14 15:52:12.057379
- Title: Extractors: QLDPC Architectures for Efficient Pauli-Based Computation
- Title（参考訳）: エクストラクタ: 効率的なPauliベースの計算のためのQLDPCアーキテクチャ
- Authors: Zhiyang He, Alexander Cowtan, Dominic J. Williamson, Theodore J. Yoder,
- Abstract要約: 本稿では,任意のQLDPCメモリをPauliベースの計算に適した計算ブロックに拡張できる新しいプリミティブを提案する。
特に、メモリ上でサポートされている任意の論理パウリ演算子は、1つの論理サイクルでフォールトトレラントに測定できる。
我々のアーキテクチャは並列論理的測定により普遍的な量子回路を実装できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 42.95092131256421
- License:
- Abstract: In pursuit of large-scale fault-tolerant quantum computation, quantum low-density parity-check (LPDC) codes have been established as promising candidates for low-overhead memory when compared to conventional approaches based on surface codes. Performing fault-tolerant logical computation on QLDPC memory, however, has been a long standing challenge in theory and in practice. In this work, we propose a new primitive, which we call an $\textit{extractor system}$, that can augment any QLDPC memory into a computational block well-suited for Pauli-based computation. In particular, any logical Pauli operator supported on the memory can be fault-tolerantly measured in one logical cycle, consisting of $O(d)$ physical syndrome measurement cycles, without rearranging qubit connectivity. We further propose a fixed-connectivity, LDPC architecture built by connecting many extractor-augmented computational (EAC) blocks with bridge systems. When combined with any user-defined source of high fidelity $|T\rangle$ states, our architecture can implement universal quantum circuits via parallel logical measurements, such that all single-block Clifford gates are compiled away. The size of an extractor on an $n$ qubit code is $\tilde{O}(n)$, where the precise overhead has immense room for practical optimizations.
- Abstract（参考訳）: 大規模フォールトトレラント量子計算を追求する中で、表面符号に基づく従来のアプローチと比較して、低オーバーヘッドメモリの有望な候補として量子低密度パリティチェック(LPDC)符号が確立されている。
しかし、QLDPCメモリ上でフォールトトレラントな論理計算を実行することは、理論および実際において長年にわたって挑戦されてきた。
そこで本研究では,このプリミティブを$\textit{extractor system}$と呼び,任意のQLDPCメモリをPauliベースの計算に適した計算ブロックに拡張する。
特に、メモリ上でサポートされている任意の論理パウリ演算子は、1つの論理サイクルでフォールトトレラントに測定できる。
さらに,多くの抽出器拡張計算ブロックをブリッジシステムに接続して構築した固定接続型LDPCアーキテクチャを提案する。
高忠実度$|T\rangle$状態の任意のユーザ定義ソースと組み合わせると、我々のアーキテクチャは並列論理的測定によって普遍的な量子回路を実装でき、すべての単一ブロッククリフォードゲートがコンパイルされる。
n$ qubit符号上の抽出器のサイズは$\tilde{O}(n)$であり、正確なオーバーヘッドは実用的な最適化を行う余地がある。
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