論文の概要: Assessing Teleportation of Logical Qubits in a Distributed Quantum Architecture under Error Correction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.05611v2
- Date: Thu, 14 Aug 2025 17:00:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-15 13:42:23.13999
- Title: Assessing Teleportation of Logical Qubits in a Distributed Quantum Architecture under Error Correction
- Title（参考訳）: 誤り訂正下における分散量子アーキテクチャにおける論理量子ビットのテレポーテーションの評価
- Authors: John Stack, Ming Wang, Frank Mueller,
- Abstract要約: 本研究では,Surface Code および qLDPC エンコーディングにおいて,ノード間の量子ビットの非局所的な操作とテレポーテーションが実現可能であることを示す。
回路レベルのシミュレーションを用いて10-1ドルから10-6ドルまでの物理・ネットワークノイズ状態を評価する。
以上の結果から,非局所CNOTは物理誤差率10～3ドル,エビットノイズ10～2ドルで論理誤差率10～12ドルで実行可能であることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.352368481242436
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computing is facing challenges in terms of scaling to thousands of qubits and implementing quantum error correction (QEC). Scaling efforts focus on connecting multiple smaller quantum devices (nodes) in a distributed manner. Non-local CNOTs and teleportation of quantum states become important operations as they enable computation between different nodes in a distributed architecture. For physical qubits, today's high quantum network noise rates prevent the execution of distributed operations with useful accuracy. By employing QEC, we show that non-local operations and teleportation of logical qubits between nodes are feasible under Surface Code and qLDPC encodings with very low logical error rates (LER), even with network noise in near-term regimes. We use circuit-level simulations to assess physical and network noise regimes ranging from $10^{-1}$ to $10^{-6}$. This is a wider range than typically studied in circuit level simulations, understanding the behavior of QEC codes in these regimes is necessary for achieving accurate computation. Our simulations give evidence that transversal distributed operations may carry significantly lower LER than lattice surgery. Importantly, we also find that the LER of our distributed operations decreases exponentially as QEC code distance increases, proving the feasibility of executing large algorithms on distributed quantum computers. Our results indicate that non-local CNOTs can be carried out with a logical error rate of $10^{-12}$ for a physical error rate of $10^{-3}$ and ebit noise of $10^{-2}$. Teleportations realized with the same logical error rate under a physical error rate of $3 \times 10^{-4}$ and ebit noise of $3 \times 10^{-3}$.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、数千の量子ビットへのスケーリングと量子エラー補正(QEC)の実装において、課題に直面している。
スケーリングの取り組みは、複数の小さな量子デバイス(ノード)を分散的に接続することに焦点を当てている。
非局所的なCNOTと量子状態のテレポーテーションは、分散アーキテクチャにおける異なるノード間の計算を可能にするために重要な演算となる。
物理量子ビットの場合、今日の高量子ネットワークノイズレートは、分散操作の実行を有用な精度で阻止する。
QECを用いることで、ノード間の論理量子ビットの非局所的な操作とテレポーテーションが、極低論理誤り率(LER)を持つSurface CodeやqLDPCエンコーディング(LER)の下で実現可能であることを示す。
回路レベルのシミュレーションを用いて,10^{-1}$から10^{-6}$までの物理およびネットワークノイズ状態を評価する。
これは回路レベルのシミュレーションでは通常研究されるよりも広い範囲であり、正確な計算を行うためにはこれらのレシエーションにおけるQEC符号の挙動を理解する必要がある。
シミュレーションにより, 格子手術よりもLERが有意に低いことが示唆された。
重要なことに、分散演算のLERは、QEC符号距離が増加するにつれて指数関数的に減少し、分散量子コンピュータ上で大規模アルゴリズムの実行可能性を示す。
以上の結果から,非局所CNOTは物理誤差率10^{-3}$,軌道雑音10^{-2}$に対して論理誤差率10^{-12}$で実行可能であることが示唆された。
テレポーテーションは同じ論理誤差率で実現され、物理誤差レートは$3 \times 10^{-4}$、エビットノイズは$3 \times 10^{-3}$である。
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