論文の概要: Enhancing the Clique Local Decoder to Correct Length-2 Space Errors in the Surface Code
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.11481v1
- Date: Tue, 15 Jul 2025 16:49:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-16 19:46:03.195003
- Title: Enhancing the Clique Local Decoder to Correct Length-2 Space Errors in the Surface Code
- Title（参考訳）: 表面符号におけるClique Local Decoderの精度向上
- Authors: Zikang Jia, Shravan Veerapaneni, Gokul Subramanian Ravi,
- Abstract要約: そこで我々はClique_L2を提案する。これはCliqueベースのアプローチを拡張し、いくつかの制約を緩和し、さらに低コストな論理を組み込む。
Clique_L2は、元のClique(またはClique_L1)デコーダ上で最大8.95倍の復号化を実現する。
Clique_L2はクラスタエラーや長いエラー連鎖が発生しやすい場合、Clique_L1上で最大18.3倍のデコード帯域幅の削減を達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.30138196569932646
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The growing demand for fault-tolerant quantum computing drives the need for efficient, scalable Quantum Error Correction (QEC) strategies. Conventional decoders designed for worst-case error scenarios incur significant overhead, prompting the development of local decoders, that leverage the sparse and often trivial nature of many quantum errors, to support the conventional decoders. The previously proposed Clique decoder addresses this by handling isolated, length-1 space and time errors within the cryogenic environment with minimal hardware costs, thereby mitigating I/O bandwidth constraints between cryogenic quantum systems and room-temperature processors. Building on this foundation, we propose Clique_L2 that extends the Clique-based approach by relaxing some original constraints and incorporating additional low-cost logic to also correct length-2 error chains in space, which become non-trivial occurrences at higher physical error rates and code distances. This enhanced capability not only further reduces out-of-the-fridge data transmission but also adapts more effectively to clustered errors observed under a variety of noise models. Specifically, under data-qubit-only errors and uniformly random noise, Clique_L2 achieves up to 8.95x decoding bandwidth reduction over the original Clique (or Clique_L1) decoder, especially beneficial at higher code distances. When clustered errors and longer error chains are more likely to occur, Clique_L2 achieves up to 18.3x decoding bandwidth reduction over Clique_L1, achieving substantial benefits across a wide range of physical qubit error rates.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラントな量子コンピューティングに対する需要が高まり、効率的でスケーラブルな量子エラー補正(QEC)戦略の必要性が高まっている。
最悪のエラーシナリオのために設計された従来のデコーダは、従来のデコーダをサポートするために、多くの量子エラーのスパースで自明な性質を利用するローカルデコーダの開発を促すために、かなりのオーバーヘッドを発生させる。
従来提案されたCliqueデコーダは、低温環境における孤立、長さ-1の空間および時間誤差を最小のハードウェアコストで処理することにより、低温量子システムと室温プロセッサ間のI/O帯域制限を緩和する。
この基礎の上に構築したClique_L2は、Cliqueベースのアプローチを拡張し、いくつかの制約を緩和し、空間内の長さ2のエラー連鎖を補正するために、低コストな論理を付加することで、より高い物理誤差率とコード距離で非自明な発生となる。
この拡張機能は、外部データ転送をさらに削減するだけでなく、様々なノイズモデルの下で観測されるクラスタ化されたエラーにもより効果的に適応する。
具体的には、データキュービットのみのエラーと一様ランダムノイズの下で、Clique_L2は、元のClique(またはClique_L1)デコーダよりも最大8.95倍のデコード帯域幅の削減を実現している。
クラスタエラーや長いエラー連鎖が発生しやすい場合、Clique_L2はClique_L1上で最大18.3倍のデコード帯域幅の削減を達成する。
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