論文の概要: Distributed fault-tolerant quantum memories over a 2xL array of qubit modules
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.01879v1
- Date: Sun, 03 Aug 2025 18:21:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-05 18:25:22.104237
- Title: Distributed fault-tolerant quantum memories over a 2xL array of qubit modules
- Title（参考訳）: 量子ビットモジュールの2xLアレイ上の分散フォールトトレラント量子メモリ
- Authors: Edwin Tham, Min Ye, Ilia Khait, John Gamble, Nicolas Delfosse,
- Abstract要約: 循環シフトを備えたモジュールの2倍のL$配列に分散した量子メモリのアーキテクチャを提案する。
本稿では,このアーキテクチャの物理実装について,忠実に搬送可能なフライングキュービットを用いて提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.117028028306315
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose an architecture for a quantum memory distributed over a $2 \times L$ array of modules equipped with a cyclic shift implemented via flying qubits. The logical information is distributed across the first row of $L$ modules and quantum error correction is executed using ancilla modules on the second row equipped with a cyclic shift. This work proves that quantum LDPC codes such as BB codes can maintain their performance in a distributed setting while using solely one simple connector: a cyclic shift. We propose two strategies to perform quantum error correction on a $2 \times L$ module array: (i) The cyclic layout which applies to any stabilizer codes, whereas previous results for qubit arrays are limited to CSS codes. (ii) The sparse cyclic layout, specific to bivariate bicycle (BB) codes. For the $[[144,12,12]]$ BB code, using the sparse cyclic layout we obtain a quantum memory with $12$ logical qubits distributed over $12$ modules, containing $12$ physical qubits each. We propose physical implementations of this architecture using flying qubits, that can be faithfully transported, and include qubits encoded in ions, neutral atoms, electrons or photons. We performed numerical simulations when modules are long ion chains and when modules are single-qubit arrays of ions showing that the distributed BB code achieves a logical error rate below $2 \cdot 10^{-6}$ when the physical error rate is $10^{-3}$.
- Abstract（参考訳）: 空飛ぶ量子ビットで実装された循環シフトを備えたモジュールの配列を2ドル(約2万2000円)で分散した量子メモリのアーキテクチャを提案する。
論理情報は、$L$モジュールの第1行に分散し、循環シフトを備えた第2行のアンシラモジュールを用いて量子エラー補正を行う。
この研究は、BB符号のような量子LDPC符号が、単に1つの単純なコネクタ(循環シフト)を使用しながら、分散環境での性能を維持することを証明している。
モジュールアレイを2ドル(約2万2000円)で割った場合、量子誤差補正を行うための2つの方法を提案する。
(i)任意の安定化器コードに適用される循環レイアウトに対して、以前のqubit配列の結果はCSSコードに限られていた。
(II)二変量自転車(BB)コードに特有なスパース循環レイアウト。
144,12,12]$ BBコードに対して、スパース循環レイアウトを使用して、12ドルの論理量子ビットが12ドルのモジュールに分散され、それぞれ12ドルの物理量子ビットを含む量子メモリを得る。
我々は、このアーキテクチャの物理的実装を、忠実に輸送でき、イオン、中性原子、電子、光子に符号化された量子ビットを含む飛行量子ビットを用いて提案する。
我々は, モジュールが長いイオン鎖である場合と, モジュールが単一量子ビットのイオン配列である場合と, 分散BB符号が物理誤差率10-3}$のとき, 論理誤差率が$2 \cdot 10^{-6}$未満であることを示す場合の数値シミュレーションを行った。
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