論文の概要: A Topologically Fault-Tolerant Quantum Computer with Four Dimensional Geometric Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.15130v1
• Date: Wed, 18 Jun 2025 04:14:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-19 19:35:51.547628
• Title: A Topologically Fault-Tolerant Quantum Computer with Four Dimensional Geometric Codes
• Title（参考訳）: 4次元幾何符号を用いたトポロジカルフォールトトレラント量子コンピュータ
• Authors: David Aasen, Matthew B. Hastings, Vadym Kliuchnikov, Juan M. Bello-Rivas, Adam Paetznick, Rui Chao, Ben W. Reichardt, Matt Zanner, Marcus P. da Silva, Zhenghan Wang, Krysta M. Svore,
• Abstract要約: トポロジカル量子符号は本質的に局所雑音に対するフォールトトレラントであり、トポロジカル位相の理論の根底にある。 本研究では, 4次元自己補正量子メモリを回転させることにより, トポロジカル量子符号の性能向上を図る。 論理的クリフォード演算の完全な集合を同定し、普遍的なフォールトトレラント量子アーキテクチャを設計する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.991272555043746
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Topological quantum codes are intrinsically fault-tolerant to local noise, and underlie the theory of topological phases of matter. We explore geometry to enhance the performance of topological quantum codes by rotating the four dimensional self-correcting quantum memory, and present codes targeted to both near-term and utility-scale quantum computers. We identify a full set of logical Clifford operations and with it design a universal fault-tolerant quantum architecture. Our design achieves single-shot error correction, significant reductions in required qubits, and low-depth logical operations. In turn, our proposed architecture relaxes the requirements for achieving fault tolerance and offers an efficient path for realization in several near-term quantum hardware implementations. Our [[96,6,8]] 4D Hadamard lattice code has low weight-6 stabilizers and depth-8 syndrome extraction circuits, a high pseudo-threshold of $\sim 0.01$, and a logical error rate of $\sim 10^{-6}$ per logical qubit per round of error correction at $10^{-3}$ physical error rate under a standard circuit-level noise model. A Clifford-complete logical gate set is presented, including a constructive and efficient method for Clifford gate synthesis.
• Abstract（参考訳）: トポロジカル量子符号は本質的に局所雑音に対するフォールトトレラントであり、トポロジカル位相の理論の根底にある。 本研究では, 4次元自己補正量子メモリを回転させることにより, 位相量子符号の性能向上を図る。 論理的クリフォード演算の完全な集合を同定し、普遍的なフォールトトレラント量子アーキテクチャを設計する。 本設計では,単一ショット誤り訂正,要求量子ビットの大幅な削減,低深度論理演算を実現している。 提案アーキテクチャは, 耐故障性を実現するための要件を緩和し, 短期量子ハードウェアの実装において, 実現のための効率的な経路を提供する。 我々の[96,6,8]4Dアダマール格子符号は、低ウェイト6安定化器とディープ8シンドローム抽出回路を持ち、高い擬似閾値は$\sim 0.01$、論理誤差レートは1ラウンドあたり$\sim 10^{-6}$、標準回路レベルのノイズモデルの下では$10^{-3}$物理誤差率である。 クリフォードゲート合成のための構築的で効率的な方法を含むクリフォード完全論理ゲートセットが提示される。

関連論文リスト

• High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory [4.91491092996493]
  符号化率の高いLDPC符号群に基づくエンドツーエンドの量子誤り訂正プロトコルを提案する。 12個の論理量子ビットを288個の物理量子ビットを用いて100万回近くのシンドロームサイクルで保存できることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-15T17:55:12Z)
• Ising model formulation for highly accurate topological color codes decoding [0.9002260638342727]
  量子誤り訂正符号の1つであるトポロジカルカラー符号は、すべてのクリフォードゲートを横方向に実装できるという点で、表面符号に対して有利である。 そこで本研究では,カラーコードの高精度デコードを可能にするIsingモデルの定式化を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-02T15:28:08Z)
• 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)
• Low-overhead quantum error correction codes with a cyclic topology [0.0]
  非隣り合うデータ量子ビットに絡み合ったアンシラを持つ補正符号の量子回路を構築する方法を示す。 改良されたルックアップテーブルデコーダによってサポートされているニューラルネットワークベースのデコードアルゴリズムを導入する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-11-06T12:22:23Z)
• Suppressing quantum errors by scaling a surface code logical qubit [147.2624260358795]
  複数のコードサイズにわたる論理量子ビット性能のスケーリングの測定について報告する。 超伝導量子ビット系は、量子ビット数の増加による追加誤差を克服するのに十分な性能を有する。 量子誤り訂正は量子ビット数が増加するにつれて性能が向上し始める。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-13T18:00:02Z)
• Finding the disjointness of stabilizer codes is NP-complete [77.34726150561087]
  我々は、$c-不連続性を計算すること、あるいはそれを定数乗算係数の範囲内で近似することの問題はNP完全であることを示す。 CSSコード、$dコード、ハイパーグラフコードなど、さまざまなコードファミリの相違点に関するバウンダリを提供します。 以上の結果から,一般的な量子誤り訂正符号に対するフォールトトレラント論理ゲートの発見は,計算に難題であることが示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-10T15:00:20Z)
• Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
  本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。 3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z)
• Deterministic correction of qubit loss [48.43720700248091]
  量子ビットの損失は、大規模かつフォールトトレラントな量子情報プロセッサに対する根本的な障害の1つである。 トポロジカル曲面符号の最小インスタンスに対して、量子ビット損失検出と補正の完全なサイクルの実装を実験的に実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-02-21T19:48:53Z)

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。