論文の概要: Observation of a Fault Tolerance Threshold with Concatenated Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.00579v1
• Date: Sat, 31 May 2025 14:24:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-04 21:47:33.21112
• Title: Observation of a Fault Tolerance Threshold with Concatenated Codes
• Title（参考訳）: 連結符号を用いたフォールトトレランス閾値の観測
• Authors: Grace M. Sommers, Michael Foss-Feig, David Hayes, David A. Huse, Michael J. Gullans,
• Abstract要約: ノイズ閾値が高く,アンシラオーバーヘッドの低いバタフライネットワークアーキテクチャを用いて,コード結合のためのフォールトトレラントプロトコルを提案する。 テンソルネットワークを用いた確率パスデコーダを開発し,チェックの各層にベイジアン更新を適用した。 我々は、実量子デバイスにおけるしきい値の挙動を示すために、ノイズを付加したイオントラップハードウェアに状態準備プロトコルを実装した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We introduce a fault-tolerant protocol for code concatenation using a butterfly network architecture with high noise thresholds and low ancilla overhead to allow implementation on current devices. We develop a probability passing decoder using tensor networks that applies Bayesian updates to the marginal error probabilities after each layer of checks, achieving a state preparation threshold of $e_c \approx 0.089$ for erasure errors, and $\approx 0.015$ for unheralded noise. We implement our state preparation protocol on ion-trap hardware with added noise to demonstrate the threshold behavior in a real quantum device. We further theoretically test the performance of our scheme as a quantum memory and for universal quantum computation through the preparation of low-noise magic states for state distillation and $T$-gate injection.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,バタフライネットワークアーキテクチャを用いたコード結合のためのフォールトトレラントプロトコルを提案する。 テンソルネットワークを用いた確率パスデコーダを開発し、チェックの各レイヤの残差誤差確率にベイズ的更新を適用し、消去エラーに対して$e_c \approx 0.089$、非正規ノイズに対して$\approx 0.015$の状態準備しきい値を達成する。 我々は、実量子デバイスにおけるしきい値の挙動を示すために、ノイズを付加したイオントラップハードウェアに状態準備プロトコルを実装した。 さらに, 量子メモリとしての性能を理論的に検証し, 低雑音のマジック状態と$T$ゲートインジェクションを用いて量子計算を行う。

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