論文の概要: Logical accreditation: a framework for efficient certification of fault-tolerant computations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.05523v1
- Date: Thu, 07 Aug 2025 15:53:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-08 18:59:39.944743
- Title: Logical accreditation: a framework for efficient certification of fault-tolerant computations
- Title（参考訳）: 論理認証:フォールトトレラント計算の効率的な認証のためのフレームワーク
- Authors: James Mills, Adithya Sireesh, Dominik Leichtle, Joschka Roffe, Elham Kashefi,
- Abstract要約: 論理量子ビット上で実行される量子計算を効率的に認証するフレームワークである論理認証を導入する。
我々のプロトコルは一般的なノイズモデルに対して堅牢であり、一般に量子誤り訂正符号の性能解析で考慮されるものよりもはるかに多い。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1068280788997429
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: As fault-tolerant quantum computers scale, certifying the accuracy of computations performed with encoded logical qubits will soon become classically intractable. This creates a critical need for scalable, device-independent certification methods. In this work, we introduce logical accreditation, a framework for efficiently certifying quantum computations performed on logical qubits. Our protocol is robust against general noise models, far beyond those typically considered in performance analyses of quantum error-correcting codes. Through numerical simulations, we demonstrate that logical accreditation can scalably certify quantum advantage experiments and indicate the crossover point where encoded computations begin to outperform physical computations. Logical accreditation can also find application in evaluating whether logical circuit error rates are sufficiently low that error mitigation can be efficiently performed, extending the entropy benchmarking method to the regime of fault-tolerant computation, and upper-bounding the infidelity of the logical output state. Underpinning the framework is a novel randomised compiling scheme that converts arbitrary logical circuit noise into stochastic Pauli noise. This scheme includes a method for twirling non-transversal logical gates beyond the standard T-gate, resolving an open problem posed by Piveteau et al. [Piveteau et al. PRL 127, 200505 (2001)]. By bridging fault-tolerant computation and computational certification, logical accreditation offers a practical tool to assess the quality of computations performed on quantum hardware using encoded logical qubits.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラントな量子コンピュータがスケールするにつれて、エンコードされた論理量子ビットで実行される計算の精度の証明は、すぐに古典的に難解になる。
これにより、スケーラブルでデバイスに依存しない認証方法に対する重要なニーズが生まれます。
本研究では,論理量子ビット上で実行される量子計算を効率的に認証するフレームワークである論理認証を導入する。
我々のプロトコルは一般的なノイズモデルに対して堅牢であり、一般に量子誤り訂正符号の性能解析で考慮されるものよりもはるかに多い。
数値シミュレーションにより、論理的認証は量子優位実験を確実に証明し、エンコードされた計算が物理計算を上回っ始めるクロスオーバー点を示す。
論理回路の誤り率を十分に低くして誤差軽減を効率的に行うことができるか評価し、エントロピーベンチマーク法をフォールトトレラント計算の仕組みに拡張し、論理出力状態の不確かさを上限とする。
フレームワークの基盤となるのは、任意の論理回路ノイズを確率的なパウリノイズに変換する、ランダム化されたコンパイル方式である。
このスキームは、標準のTゲートを越えて非可逆論理ゲートを回転させる方法を含み、Piveteau et al [Piveteau et al PRL 127, 200505 (2001)] によって提起された開問題を解く。
フォールトトレラント計算と計算認証をブリッジすることにより、論理認証は、符号化された論理量子ビットを用いて量子ハードウェア上で実行される計算の質を評価する実用的なツールを提供する。
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