論文の概要: Placing and Routing Non-Local Quantum Error Correcting Codes in Multi-Layer Superconducting Qubit Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.23011v1
• Date: Wed, 30 Jul 2025 18:19:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-01 17:19:08.524489
• Title: Placing and Routing Non-Local Quantum Error Correcting Codes in Multi-Layer Superconducting Qubit Hardware
• Title（参考訳）: 多層超電導量子ビットハードウェアにおける非局所量子誤り訂正符号の配置とルーティング
• Authors: Melvin Mathews, Lukas Pahl, David Pahl, Vaishnavi L. Addala, Catherine Tang, William D. Oliver, Jeffrey A. Grover,
• Abstract要約: 量子エラー訂正符号(QECC)は、非ローカル接続を必要とする表面コードよりもオーバーヘッドを小さくする。 我々は,任意のQECCの配置とルーティングを自動化する,堅牢で実行効率のよいアルゴリズムであるハードウェア・アウェア・レイアウト(HAL)を開発した。 HALは、既存のQECCのハードウェア実現可能性を評価し、現実的なハードウェア制約と互換性のある新しいコードを見つけるための貴重なフレームワークを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8795040582681392
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error correcting codes (QECCs) with asymptotically lower overheads than the surface code require non-local connectivity. Leveraging multi-layer routing and long-range coupling capabilities in superconducting qubit hardware, we develop Hardware-Aware Layout, HAL: a robust, runtime-efficient heuristic algorithm that automates and optimizes the placement and routing of arbitrary QECCs. Using HAL, we perform a comparative study of hardware cost across various families of QECCs, including the bivariate bicycle codes, the open-boundary tile codes, and the constant-depth-decodable radial codes. The layouts produced by HAL confirm that open boundaries significantly reduce the hardware cost, while incurring reductions in logical efficiency. Among the best-performing codes were low-weight radial codes, despite lacking topological structure. Overall, HAL provides a valuable framework for evaluating the hardware feasibility of existing QECCs and guiding the discovery of new codes compatible with realistic hardware constraints.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正符号(QECC)は、表面コードよりも漸近的に低いオーバーヘッドで非局所接続を必要とする。 超伝導量子ビットハードウェアにおける多層ルーティングと長距離結合機能を活用し,任意のQECCの配置とルーティングを自動化する,堅牢で実行効率の高いヒューリスティックアルゴリズムであるハードウェア・アウェア・レイアウト(HAL)を開発した。 HALを用いて、二変量自転車符号、開放境界タイル符号、一定深度で復号可能なラジアル符号を含む様々なQECCのハードウェアコストの比較研究を行う。 HALが作成したレイアウトは、オープンバウンダリがハードウェアコストを大幅に削減し、論理効率の低下を招くことを確認している。 最も優れたコードの中には、トポロジカルな構造が欠如しているにもかかわらず、低ウェイトなラジアル符号があった。 全体として、HALは既存のQECCのハードウェア実現可能性を評価し、現実的なハードウェア制約と互換性のある新しいコードを見つけるための貴重なフレームワークを提供する。

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