論文の概要: Network-Integrated Decoding System for Real-Time Quantum Error Correction with Lattice Surgery

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.11805v1
• Date: Wed, 16 Apr 2025 06:37:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-17 14:38:18.628781
• Title: Network-Integrated Decoding System for Real-Time Quantum Error Correction with Lattice Surgery
• Title（参考訳）: 格子手術によるリアルタイム量子誤り訂正のためのネットワーク統合復号システム
• Authors: Namitha Liyanage, Yue Wu, Emmet Houghton, Lin Zhong,
• Abstract要約: 数千の論理量子ビットにスケールする第一種復号システムであるDECONETを提案する。 DECONETは、ネットワーク統合されたハイブリッドツリーグリッド構造で計算資源を編成する。 スケーリングアプローチはスループットを保ち、任意の論理量子ビットに対してDECNETのバックログを不要に保ちます。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.780617572622938
• License:
• Abstract: Existing real-time decoders for surface codes are limited to isolated logical qubits and do not support logical operations involving multiple logical qubits. We present DECONET, a first-of-its-kind decoding system that scales to thousands of logical qubits and supports logical operations implemented through lattice surgery. DECONET organizes compute resources in a network-integrated hybrid tree-grid structure, which results in minimal latency increase and no throughput degradation as the system grows. Specifically, DECONET can be scaled to any arbitrary number of $l$ logical qubits by increasing the compute resources by $O(l \times log(l))$, which provides the required $O(l)$ growth in I/O resources while incurring only an $O(log(l))$ increase in latency-a modest growth that is sufficient for thousands of logical qubits. Moreover, we analytically show that the scaling approach preserves throughput, keeping DECONET backlog-free for any number of logical qubits. We report an exploratory prototype of DECONET, called DECONET/HELIOS, built with five VMK-180 FPGAs, that successfully decodes 100 logical qubits of distance five. For 100 logical qubits, under a phenomenological noise rate of 0.1%, the DECONET/HELIOS has an average latency of 2.40 {\mu}s and an inverse throughput of 0.84 {\mu}s per measurement round.
• Abstract（参考訳）: 曲面符号に対する既存のリアルタイムデコーダは孤立論理量子ビットに限られており、複数の論理量子ビットを含む論理演算をサポートしていない。 我々は、数千の論理量子ビットにスケールし、格子演算によって実装された論理演算をサポートする、第一種復号システムDECONETを提案する。 DECONETは、ネットワークに統合されたハイブリッドツリーグリッド構造で計算資源を編成する。 具体的には、DECNETは計算リソースを$O(l \times log(l))$で増加させ、必要な$O(l)$I/Oリソースの成長を提供するが、$O(log(l))$は数千の論理キュービットで十分な遅延増加を増大させることで、任意の$l$論理キュービットにスケールすることができる。 さらに、スケーリングアプローチはスループットを保ち、任意の論理量子ビットに対してDECNETのバックログを不要に保つことを解析的に示す。 我々は,VMK-180 FPGA5基で構築された DECONET/HELIOS という DECONET の探索プロトタイプを報告する。 100個の論理量子ビットに対して、現象論的ノイズレート0.1%のDECNET/HELIOSは平均レイテンシ2.40 {\mu}s、逆スループット0.84 {\mu}sである。

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