論文の概要: Hierarchical Quantum Error Correction with Hypergraph Product Code and Rotated Surface Code
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.18592v2
- Date: Tue, 24 Jun 2025 23:57:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-26 14:36:56.289995
- Title: Hierarchical Quantum Error Correction with Hypergraph Product Code and Rotated Surface Code
- Title（参考訳）: ハイパーグラフ製品コードと回転曲面コードによる階層的量子誤差補正
- Authors: Junichi Haruna, Keisuke Fujii,
- Abstract要約: 本稿では,ハイパーグラフ積(HGP)符号を回転曲面符号で符号化する階層型量子誤り訂正(QEC)方式を提案し,解析する。
上層には3,4のランダムなHGP符号が使われており、誤り率が一定であることが知られている。
下層は、格子手術によるハードウェア互換性を実現するため、回転した表面コードと距離5から構成される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9002260638342727
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose and analyze a hierarchical quantum error correction (QEC) scheme that concatenates hypergraph product (HGP) codes with rotated surface codes, which is compatible with quantum computers with only nearest-neighbor interactions. The upper layer employs (3,4)-random HGP codes, known for their constant encoding rate and favorable distance scaling, while the lower layer consists of a rotated surface code with distance 5, allowing hardware compatibility through lattice surgery. To address the decoding bottleneck, we utilize a soft-decision decoding strategy that combines belief propagation with ordered statistics (BP-OS) decoding, enhanced by a syndrome-conditioned logical error probability computed via a tailored lookup table for the lower layer. Numerical simulations under a code capacity noise model demonstrate that our hierarchical codes achieve logical error suppression below the threshold. Furthermore, we derive explicit conditions under which the proposed codes surpass surface codes in both qubit efficiency and error rate. In particular, for the size parameter $s \geq 4$ (which corresponds to 16 logical qubits) and the distance $d\geq 25$, our construction outperforms the rotated surface code in practical regimes with physical error rates around or less than $10^{-2}$. These results suggest that concatenated qLDPC-surface architectures offer a scalable and resource-efficient path toward near-term fault-tolerant quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,超グラフ積 (HGP) 符号と回転曲面符号を結合した階層型量子誤り訂正 (QEC) スキームを提案し,解析する。
上層は3,4)ランダムなHGP符号を使用し、その符号化速度と良好な距離スケーリングで知られ、下層は回転した表面コードと距離5で構成されており、格子手術によるハードウェア互換性を実現する。
復号化ボトルネックに対処するため,提案手法では,信頼の伝播と順序付き統計(BP-OS)デコーディングを組み合わせたソフト決定復号法を用いて,下層に対する調整されたルックアップテーブルを用いて計算されたシンドローム条件の論理誤差確率を拡張した。
符号キャパシティノイズモデルに基づく数値シミュレーションにより,我々の階層的符号がしきい値以下で論理的誤りを抑えることを示す。
さらに,提案符号が量子ビット効率と誤り率の両方で曲面符号を超える明示的な条件を導出する。
特に、サイズパラメータ $s \geq 4$ (これは16の論理量子ビットに相当する) と距離 $d\geq 25$ に対して、我々の構成は、物理的エラー率が 10^{-2}$ 以下である実用的な状態において、回転された曲面コードより優れている。
これらの結果から,qLDPC曲面アーキテクチャは,短期的フォールトトレラント量子計算へのスケーラブルで資源効率の高い経路を提供することが示された。
関連論文リスト
- Directional Codes: a new family of quantum LDPC codes on hexagonal- and square-grid connectivity hardware [0.0]
ユーティリティスケールの量子コンピューティングは、量子情報をノイズから保護するために量子エラー補正(QEC)を必要とする。
現在、超伝導ハードウェアは、高速ゲート時間と実現可能なスケーラビリティのため、耐故障性を達成する上で有望な候補である。
我々は、回転平面符号(RPC)よりも優れた新しいqLDPC符号群を構築する。
4、6、12の論理量子ビットを符号化し、方向性符号の性能を数値的に評価する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-07-25T16:57:21Z) - Abelian multi-cycle codes for single-shot error correction [0.027042267806481293]
我々は、高次元量子ハイパーグラフ生成物(QHP)符号と局所的に等価な量子低密度パリティチェック符号群を構築する。
提案符号は低重量安定器発生器の冗長なセットを有しており、耐故障性のあるシステムにおける復号精度を向上させる。
提案した符号の次元を2つの重要な特殊ケースで簡易に表現し、距離を限定し、比較的短い符号を明示的に構成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-06-20T11:05:32Z) - Demonstrating dynamic surface codes [138.1740645504286]
曲面符号の3つの時間力学的実装を実験的に実証した。
まず、曲面コードを六角格子上に埋め込んで、キュービットあたりの結合を4つから3つに減らした。
第二に、サーフェスコードを歩き、データの役割を交換し、各ラウンドごとにキュービットを測定し、蓄積した非計算エラーの組込み除去による誤り訂正を達成する。
第3に、従来のCNOTの代わりにiSWAPゲートを用いた表面コードを実現し、追加のオーバーヘッドを伴わずに、エラー訂正のための実行可能なゲートセットを拡張した。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-12-18T21:56:50Z) - Architectures for Heterogeneous Quantum Error Correction Codes [13.488578754808676]
不均一なアーキテクチャは、普遍論理計算への明確な経路を提供する。
本研究では,アシラバスを用いてコード間データ移動のためのサーフェスコードとグロスコードを統合することを提案する。
アルゴリズムを特定の論理誤差率で実行する場合、物理量子ビットの最大6.42倍の減少を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-05T15:49:02Z) - Lift-Connected Surface Codes [1.4767596539913115]
我々は最近導入されたリフト製品を使用して、量子低密度パリティチェックコード(QLDPCコード)のファミリーを構築する。
私たちが取得したコードは、相互接続された表面コードのスタックと見なすことができ、リフト接続された表面コード (LCS) という名前に繋がる。
例えば、テンソルの順序で既に適度な物理量子ビット数において、同じ大きさのLCS符号は論理的誤り率が低いか、または同様に、固定されたターゲット論理的誤り率に対してより少ない量子ビットを必要とする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-05T17:22:49Z) - Testing the Accuracy of Surface Code Decoders [55.616364225463066]
大規模でフォールトトレラントな量子計算は量子エラー訂正符号(QECC)によって実現される
本研究は,QECC復号方式の精度と有効性をテストするための最初の体系的手法である。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-11-21T10:22:08Z) - Hierarchical memories: Simulating quantum LDPC codes with local gates [0.016385815610837167]
K = Omega(N/log(N)2)$をエンコードする$[[N,K,D]]$の新たなファミリーを構築します。
この符号系列のN番目の要素は、定レート量子LDPC符号と曲面符号とを連結して得られる。
保守的な仮定の下では、階層的コードは、全ての論理量子ビットが曲面コードに符号化される基本符号化よりも優れていることが分かる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-08T18:48:12Z) - Deep Quantum Error Correction [73.54643419792453]
量子誤り訂正符号(QECC)は、量子コンピューティングのポテンシャルを実現するための鍵となる要素である。
本研究では,新しいエンペンド・ツー・エンドの量子誤りデコーダを効率的に訓練する。
提案手法は,最先端の精度を実現することにより,QECCのニューラルデコーダのパワーを実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-27T08:16:26Z) - Neural Belief Propagation Decoding of Quantum LDPC Codes Using
Overcomplete Check Matrices [60.02503434201552]
元のチェック行列における行の線形結合から生成された冗長な行を持つチェック行列に基づいてQLDPC符号を復号する。
このアプローチは、非常に低い復号遅延の利点を付加して、復号性能を著しく向上させる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-20T13:41:27Z) - Quantum computation on a 19-qubit wide 2d nearest neighbour qubit array [59.24209911146749]
本稿では,1次元に制約された量子ビット格子の幅と物理閾値の関係について検討する。
我々は、表面コードを用いた最小レベルのエンコーディングでエラーバイアスを設計する。
このバイアスを格子サージャリングサーフェスコードバスを用いて高レベルなエンコーディングで処理する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-03T06:16:07Z) - Improved decoding of circuit noise and fragile boundaries of tailored
surface codes [61.411482146110984]
高速かつ高精度なデコーダを導入し、幅広い種類の量子誤り訂正符号で使用することができる。
我々のデコーダは、信仰マッチングと信念フィンドと呼ばれ、すべてのノイズ情報を活用し、QECの高精度なデモを解き放つ。
このデコーダは, 標準の正方形曲面符号に対して, 整形曲面符号において, より高いしきい値と低い量子ビットオーバーヘッドをもたらすことがわかった。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-09T18:48:54Z) - Decoding Across the Quantum LDPC Code Landscape [4.358626952482686]
本稿では, 量子低密度パリティチェック符号の一般的なデコーダとして, 信頼伝播と順序付き統計処理が併用されていることを示す。
我々は、トポロジコード、固定レートランダムコード、半トポロジコードと呼ばれる新しいタイプの符号の3種類のハイパーグラフ製品コードに適用したデコーダの数値シミュレーションを実行する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-14T14:33:08Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。