論文の概要: Towards self-correcting quantum codes for neutral atom arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.21396v1
- Date: Tue, 29 Jul 2025 00:08:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-06 15:51:58.537401
- Title: Towards self-correcting quantum codes for neutral atom arrays
- Title（参考訳）: 中性原子配列に対する自己補正量子符号に向けて
- Authors: Jinkang Guo, Yifan Hong, Adam Kaufman, Andrew Lucas,
- Abstract要約: ZSZ符号」は、グループ $mathbbZ_ell rtimes mathbbZ_m$ に基づく低オーバーヘッド量子誤り訂正符号である。
ローカルな"自己修正"デコーダの下で、このコードファミリーのパフォーマンスをベンチマークします。
これらの結果は、ZSZ符号がスケーラブルな自己補正量子メモリの候補となることを示唆している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1874189959020427
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Discovering low-overhead quantum error-correcting codes is of significant interest for fault-tolerant quantum computation. For hardware capable of long-range connectivity, the bivariate bicycle codes offer significant overhead reduction compared to surface codes with similar performance. In this work, we present "ZSZ codes", a simple non-abelian generalization of the bivariate bicycle codes based on the group $\mathbb{Z}_\ell \rtimes \mathbb{Z}_m$. We numerically demonstrate that certain instances of this code family achieve competitive performance with the bivariate bicycle codes under circuit-level depolarizing noise using a belief-propagation and ordered-statistics decoder, with an observed threshold around $0.5\%$. We also benchmark the performance of this code family under local "self-correcting" decoders, where we observe significant improvements over the bivariate bicycle codes, including evidence of a sustainable threshold around $0.095\%$, which is higher than the $0.06\%$ that we estimate for the four-dimensional toric code under the same noise model. These results suggest that ZSZ codes are promising candidates for scalable self-correcting quantum memories. Finally, we describe how ZSZ codes can be realized with neutral atoms trapped in movable tweezer arrays, where a complete round of syndrome extraction can be achieved using simple global motions of the atomic arrays.
- Abstract（参考訳）: 低オーバーヘッド量子誤り訂正符号の発見は、フォールトトレラント量子計算にとって重要な関心事である。
長距離接続が可能なハードウェアでは、二変量自転車符号は、同様の性能を持つ表面符号に比べて大きなオーバーヘッド低減を提供する。
本研究では,2変数自転車符号の単純非アーベル一般化である「ZSZ符号」を,群 $\mathbb{Z}_\ell \rtimes \mathbb{Z}_m$ に基づいて提示する。
本稿では,回路レベルの分極雑音下での2変数自転車符号の競合性能を,信念伝搬と順序統計復号器を用いて,0.5 %程度の閾値で数値的に実証する。
また、局所的な「自己修正」デコーダの下で、このコードファミリのパフォーマンスをベンチマークし、同じノイズモデルの下での4次元トーリックコードを推定する0.06 %$よりも高い0.095 %$の持続的しきい値の証拠を含む、二変量自転車コードに対する大幅な改善を観察する。
これらの結果は、ZSZ符号がスケーラブルな自己補正量子メモリの候補となることを示唆している。
最後に、ZSZ符号が可動式ツイーザーアレイに閉じ込められた中性原子でどのように実現できるかを述べる。
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