論文の概要: A Unitary Encoder for Surface Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.04084v1
• Date: Wed, 04 Jun 2025 15:45:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-05 21:20:14.430429
• Title: A Unitary Encoder for Surface Codes
• Title（参考訳）: 表面符号のユニタリエンコーダ
• Authors: Pei-Kai Tsai, Shruti Puri,
• Abstract要約: そこで本研究では,ロータリーな曲面符号と正規な曲面符号の符号変換に基づいて,曲面符号状態を符号化する非局所ユニタリ回路を提案する。 我々のエンコーダは、中性原子や閉じ込められたイオンのような非局所的な相互作用が利用できるプラットフォームにおいて、実用的な利点を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The surface code is a promising candidate for fault-tolerant quantum computation and has been implemented in many quantum hardware platforms. In this work, we propose a new non-local unitary circuit to encode a surface code state based on a code conversion between rotated and regular surface codes, which halves the gate count of the fastest encoder known previously. While the unitary encoders can be used to increase the code distance, the fault-distance remains fixed. Nonetheless, they can be used for space-time efficient realization of eigenstates of the surface code operators that can't be easily accessed transversally such as the Pauli Y-eignestate and Clifford eigenstates. It may be expected that error propagation in the non-local circuit will make decoding more challenging compared to local unitary encoding circuits. However, we find this not to be the case and that conventional matching decoders can be effectively used. Furthermore, we perform numerical simulations to benchmark the performance of our encoder against a previous local unitary encoder and the conventional stabilizer-measurement based encoder for preparing the Pauli Y-eigenstate and find that our encoder can outperform these in experimentally relevant noise regimes. Therefore, our encoder provides practical advantage in platforms where non-local interactions are available such as neutral atoms and trapped ions.
• Abstract（参考訳）: サーフェスコードはフォールトトレラントな量子計算の候補であり、多くの量子ハードウェアプラットフォームで実装されている。 そこで本研究では,これまで最も高速なエンコーダのゲートカウントを超越した,回転した面符号と正規な面符号の符号変換に基づく面符号状態を符号化する,新しい非局所ユニタリ回路を提案する。 ユニタリエンコーダはコード距離を増やすのに使えるが、フォールト距離は固定されている。 それでも、これは、パウリ Y-アイグネ状態やクリフォード固有状態のようなトランスバース的に容易にアクセスできない表面符号作用素の固有状態の時空間的効率的な実現に使用できる。 非局所回路における誤り伝播は、局所的ユニタリ符号化回路と比較してデコードをより困難にすることが期待できる。 しかし、これはそうではなく、従来のマッチングデコーダを効果的に利用できることが判明した。 さらに, 従来の局所ユニタリエンコーダと, 従来の安定度測定に基づくエンコーダとを比較して, このエンコーダは, 実験的なノイズ状態において, より優れた性能が得られることを確かめるために, 数値シミュレーションを行った。 したがって、このエンコーダは、中性原子や閉じ込められたイオンなどの非局所的な相互作用が利用できるプラットフォームにおいて、実用的な利点を提供する。

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