論文の概要: Placing and routing quantum LDPC codes in multilayer superconducting hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.23011v2
• Date: Sat, 13 Sep 2025 00:02:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-16 15:23:16.29966
• Title: Placing and routing quantum LDPC codes in multilayer superconducting hardware
• Title（参考訳）: 多層超伝導ハードウェアにおける量子LDPC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: 我々はハードウェア・アウェア・レイアウト(HAL: Hardware-Aware Layout)を開発した。 HALは量子低密度パリティチェック(qLDPC)符号の約150の明示的なレイアウトを生成する。 ハードウェアの複雑さと論理的効率の競合的なトレードオフを実現するために、高度に非ローカルなqLDPCコードファミリを配置する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6713975160553138
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error-correcting codes with asymptotically lower overheads than the surface code require nonlocal connectivity. Leveraging multilayer 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 codes. Using HAL, we generate around 150 explicit layouts of quantum low-density parity-check (qLDPC) codes with topological structure -- such as the bivariate bicycle codes and the open-boundary tile codes -- and find that removing the periodic boundaries significantly lowers the hardware complexity with only a moderate reduction of logical efficiency. We also lay out highly nonlocal qLDPC code families -- quantum radial and Tanner codes -- that achieve competitive tradeoffs between hardware complexity and logical efficiency. Based on our findings, we anticipate many novel qLDPC codes to be realizable on near-term superconducting qubit hardware and inform future directions for the co-design of quantum devices and fault-tolerant architectures.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正符号は、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,任意のコードの配置とルーティングを自動化する,堅牢で実行効率の良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、二変量自転車符号やオープンバウンダリタイル符号などのトポロジ構造を持つ量子低密度パリティチェック(qLDPC)符号の約150の明示的なレイアウトを生成し、周期的境界の除去は、論理効率を適度に低下させるだけで、ハードウェアの複雑さを著しく低下させる。また、高度に非局所的なqLDPC符号ファミリー(量子ラジアル符号とタナー符号)、すなわち、ハードウェアの複雑さと論理効率の競合的なトレードオフを実現する。 本研究は,量子デバイスとフォールトトレラントアーキテクチャの共設計に向けた今後の方向性を,高温超伝導量子ビットハードウェア上で実現可能な新しいqLDPC符号を多数期待するものである。

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