論文の概要: Scalable decoding protocols for fast transversal logic in the surface code

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.23567v1
• Date: Thu, 29 May 2025 15:41:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-30 18:14:07.95216
• Title: Scalable decoding protocols for fast transversal logic in the surface code
• Title（参考訳）: 表面コードにおける高速トランスバーサル論理のためのスケーラブルデコードプロトコル
• Authors: Mark L. Turner, Earl T. Campbell, Ophelia Crawford, Neil I. Gillespie, Joan Camps,
• Abstract要約: サーフェスコードにコヒーレンス論理のための2つの新しいウィンドウ付きデコーディングプロトコルを導入する。 空間オーバーヘッドが非常に小さいため、拡張性のあるデコーダは接続ロジックの桁違いのスピードアップを解放します。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5631808142941415
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Atomic, molecular and optical (AMO) approaches to quantum computing are promising due to their increased connectivity, long coherence times and apparent scalability. However, they have a significantly reduced cadence of syndrome extraction compared to superconducting devices, a potentially crippling slow-down given the substantial logical gate counts required for quantum advantage. Transversal logic, which exploits higher connectivity, has the potential to significantly speed up the logical clock rate by reducing the number of syndrome extraction rounds required, but current decoders for fast transversal logic are not scalable. This is not just because existing decoders are too slow to handle the large decoding volumes resulting from fast logic; transversal logic breaks the key structural properties that make real-time decoding of lattice surgery efficient. We introduce two new, windowed decoding protocols for transversal logic in the surface code that restore modularity and locality to the decoding problem. Using our protocols, we show that, with a very small space overhead, our scalable decoders unlock an order of magnitude speed-up for transversal logic compared to lattice surgery. Taken together, our results provide key evidence for the viability of large-scale algorithms on AMO qubits.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングに対する原子、分子、光学(AMO)アプローチは、接続性の向上、長いコヒーレンス時間、明らかなスケーラビリティのために有望である。 しかし、量子的優位性に必要な論理ゲート数を考えると、超伝導デバイスと比較して、症候群抽出のケイデンスを著しく減少させる可能性がある。 高い接続性を利用するトランスバーサル論理は、必要なシンドローム抽出ラウンドの数を減らして論理クロック速度を大幅に高速化する可能性があるが、高速なトランスバーサル論理のための現在のデコーダはスケーラブルではない。 これは、既存のデコーダが高速論理による大きなデコードボリュームを扱うのに時間がかかりすぎるためではない; トランスバーサル論理は格子演算のリアルタイムデコードを効率的にする重要な構造特性を壊す。 本稿では,このデコード問題に対して,モジュール性と局所性を復元する曲面コードに,トランスバーサル論理のための新しい2つのデコードプロトコルを導入する。 当社のプロトコルでは,空間オーバーヘッドが非常に小さいため,拡張性のあるデコーダにより,格子手術と比較して,超越論理の桁違いの高速化が可能であった。 その結果,AMO量子ビット上での大規模アルゴリズムの実現可能性を示す重要な証拠が得られた。

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