論文の概要: Radiation-Induced Fault Detection in Superconducting Quantum Devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.16834v1
• Date: Fri, 20 Jun 2025 08:39:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-23 19:00:05.390314
• Title: Radiation-Induced Fault Detection in Superconducting Quantum Devices
• Title（参考訳）: 超伝導量子デバイスにおける放射線誘起欠陥検出
• Authors: Marzio Vallero, Gioele Casagranda, Flavio Vella, Paolo Rech,
• Abstract要約: 宇宙線誘起相関誤差は超伝導量子コンピュータに影響を与える最も有害な事象である。 超伝導量子デバイスにおける放射事象を効率的に検出するために,シンドローム情報を効果的に活用する最初のアルゴリズムを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1204495827342438
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: The quest for universal superconducting quantum computing is hindered by noise and errors. It has been proven that Quantum Error Correction (QEC) codes will lay at the foundation of fault tolerant quantum computing. However, cosmic-ray induced correlated errors, which are the most detrimental events that can impact superconducting quantum computers, are yet to be efficiently tackled. In order to reach fault tolerance, we must also develop radiation aware methods to complement QEC. In this paper, we propose the first algorithm to effectively exploit syndrome information for the efficient detection of radiation events in superconducting quantum devices at runtime. We perform a thorough analysis of simulated Rotated Surface codes injecting over 11 million physics-modeled radiation-induced faults. We consider the properties of the X and Z check bases, the impact of code distance, and the decoder's time to solution constraints. Our technique detects $100\%$ of injected faults, regardless of the impact's position. Moreover, we accurately identify both the radiation impact centre and the area affected, with an overhead lower than $0.3\%$ the decoding time. Additionally, we use the fault identification information to propose a radiation fault correction technique that improves of up to $20\%$ the output correctness compared to existing decoders.
• Abstract（参考訳）: 普遍的な超伝導量子コンピューティングの探求は、ノイズとエラーによって妨げられている。 量子誤り訂正(Quantum Error Correction, QEC)符号は、フォールトトレラント量子コンピューティングの基礎にあることが証明されている。 しかし、超伝導量子コンピュータに影響を及ぼす最も有害な事象である宇宙線による相関誤差はまだ効果的に対処されていない。 耐故障性に到達するためには,QECを補完する放射線認識手法も開発する必要がある。 本稿では,超伝導量子デバイスにおける放射事象を効率的に検出するために,シンドローム情報を効果的に活用する最初のアルゴリズムを提案する。 我々は1100万以上の物理モデルによる放射線誘発断層を注入した模擬回転曲面符号の徹底的な解析を行う。 我々は、XとZのチェックベースの性質、コード距離の影響、デコーダのソリューション制約時間について検討する。 本手法は, 衝突位置に関わらず, 100 % のインジェクト断層を検出する。 さらに, 放射線影響中心と影響領域の両方を正確に同定し, 復号時間当たりのオーバーヘッドを0.3\%以下とした。 さらに,既存のデコーダと比較して最大20\%の出力正当性を向上する放射線断層補正手法を提案する。

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