論文の概要: Composable Quantum Fault-Tolerance

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.08246v1
• Date: Mon, 11 Aug 2025 17:58:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-12 21:23:29.255186
• Title: Composable Quantum Fault-Tolerance
• Title（参考訳）: 構成可能な量子フォールトトレランス
• Authors: Zhiyang He, Quynh T. Nguyen, Christopher A. Pattison,
• Abstract要約: 構成可能なフォールトトレランスは、回路の正確性の分析からノイズ分布の分析を分離するフレームワークである。 本フレームワークでは,メモリやロジックなどの標準および一般的なガジェットのライブラリを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4985969607297594
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Proving threshold theorems for fault-tolerant quantum computation is a burdensome endeavor with many moving parts that come together in relatively formulaic but lengthy ways. It is difficult and rare to combine elements from multiple papers into a single formal threshold proof, due to the use of different measures of fault-tolerance. In this work, we introduce composable fault-tolerance, a framework that decouples the probabilistic analysis of the noise distribution from the combinatorial analysis of circuit correctness, and enables threshold proofs to compose independently analyzed gadgets easily and rigorously. Within this framework, we provide a library of standard and commonly used gadgets such as memory and logic implemented by constant-depth circuits for quantum low-density parity check codes and distillation. As sample applications, we explicitly write down a threshold proof for computation with surface code and re-derive the constant space-overhead fault-tolerant scheme of Gottesman using gadgets from this library. We expect that future fault-tolerance proofs may focus on the analysis of novel techniques while leaving the standard components to the composable fault-tolerance framework, with the formal proof following the intuitive ``napkin math'' exactly.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子計算のしきい値定理の証明は、比較的定式ではあるが長い方法でまとめられる多くの可動部を持つ重荷の多い試みである。 複数の論文からの要素を1つの形式的しきい値証明にまとめるのは困難で稀であり、フォールトトレランスの異なる尺度を使用するためである。 本研究では,回路精度の組合せ解析から雑音分布の確率的解析を分離するフレームワークであるコンポーザブルフォールトトレランスを導入する。 本フレームワークでは,量子低密度パリティチェックコードや蒸留のためのメモリやロジックなどの標準および一般的なガジェットのライブラリを提供する。 サンプルアプリケーションとして,我々は表面コードによる計算のしきい値証明を明示的に記述し,このライブラリのガジェットを用いて,Gottesmanの空間オーバーヘッドフォールトトレラントスキームを再導出する。 今後の耐故障性証明は、標準コンポーネントを構成可能な耐故障性フレームワークに置き、直感的な「ナプキン数学」に続く形式的証明を正確に残しながら、新しい手法の分析に焦点が当てられることを期待する。

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