論文の概要: Optimization of Quantum Error Correcting Code under Temporal Variation of Qubit Quality
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.06165v1
- Date: Fri, 09 May 2025 16:15:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-12 20:40:10.334015
- Title: Optimization of Quantum Error Correcting Code under Temporal Variation of Qubit Quality
- Title（参考訳）: ビット品質の時間変化下における量子誤り訂正符号の最適化
- Authors: Subrata Das, Swaroop Ghosh,
- Abstract要約: 我々は、IBMの127量子ビットデバイス(ibm_kyiv)から12日間の校正データを解析する。
本稿では,日々のエラー率に基づいて,キュービットあたりの適切なコード距離を選択する,シンプルな適応型QEC手法を提案する。
ibm_kyivの12日間のキャリブレーションでは, 論理量子ビット当たりの物理量子ビットオーバーヘッドを50%以上削減し, 使用可能な量子ビットの85-100%のアクセスを維持した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.348041867134616
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Error rates in current noisy quantum hardware are not static; they vary over time and across qubits. This temporal and spatial variation challenges the effectiveness of fixed-distance quantum error correction (QEC) codes. In this paper, we analyze 12 days of calibration data from IBM's 127-qubit device (ibm_kyiv), showing the fluctuation of Pauli-X and CNOT gate error rates. We demonstrate that fixed-distance QEC can either underperform or lead to excessive overhead, depending on the selected qubit and the error rate of the day. We then propose a simple adaptive QEC approach that selects an appropriate code distance per qubit, based on daily error rates. Using logical error rate modeling, we identify qubits that cannot be used and qubits that can be recovered with minimal resources. Our method avoids unnecessary resource overhead by excluding outlier qubits and tailoring code distances. Across 12 calibration days on ibm_kyiv, our adaptive strategy reduces physical qubit overhead by over 50% per logical qubit while maintaining access to 85-100% of usable qubits. To further validate the method, we repeat the experiment on two additional 127-qubit devices, ibm_brisbane and ibm_sherbrooke, where the overhead savings reach up to 71% while still preserving over 80% qubit usability. This approach offers a practical and efficient path forward for Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ)-era QEC strategies.
- Abstract（参考訳）: 現在のノイズの多い量子ハードウェアのエラーレートは静的ではない。
この時間的および空間的変動は、固定距離量子誤り訂正(QEC)符号の有効性に挑戦する。
本稿では、IBMの127量子ビットデバイス(ibm_kyiv)から12日間の校正データを解析し、Pauli-XとCNOTゲートエラー率の変動を示す。
固定距離QECは、選択したキュービットと1日の誤差率に応じて、過度に性能を低下させるか、過度なオーバーヘッドを引き起こす可能性があることを実証する。
次に、日々のエラー率に基づいて、キュービットあたりの適切なコード距離を選択する、簡単な適応QEC手法を提案する。
論理的誤り率モデリングを用いて、使用できない量子ビットと、最小限のリソースで回収できる量子ビットを同定する。
本手法は、外乱量子ビットを排除し、コード距離を調整することで、不要なリソースオーバーヘッドを回避する。
ibm_kyivの12日間のキャリブレーションでは, 論理量子ビット当たりの物理量子ビットオーバーヘッドを50%以上削減し, 使用可能な量子ビットの85-100%のアクセスを維持した。
提案手法をさらに検証するため,ibm_brisbane と ibm_sherbrooke の2つの追加127量子ビットデバイスで実験を行った。
このアプローチは、NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum)時代のQEC戦略において、実用的で効率的な経路を提供する。
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