論文の概要: Efficient Post-Selection for General Quantum LDPC Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.05795v1
• Date: Tue, 07 Oct 2025 11:11:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-08 17:57:08.221364
• Title: Efficient Post-Selection for General Quantum LDPC Codes
• Title（参考訳）: 汎用量子LDPC符号の効率的なポストセレクション
• Authors: Seok-Hyung Lee, Lucas English, Stephen D. Bartlett,
• Abstract要約: 低信頼度計算結果を捨てるポストセレクション戦略は、量子誤り訂正の有効な忠実度を著しく向上させることができる。 我々は,エラークラスタ統計を利用した計算効率の高い信頼度指標に基づくポストセレクション戦略を開発する。 本手法は,QLDPC符号を用いたフォールトトレラント量子コンピューティングにおいて,効率的なポストセレクションのための実用的な基盤を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Post-selection strategies that discard low-confidence computational results can significantly improve the effective fidelity of quantum error correction at the cost of reduced acceptance rates, which can be particularly useful for offline resource state generation. Prior work has primarily relied on the "logical gap" metric with the minimum-weight perfect matching decoder, but this approach faces fundamental limitations including computational overhead that scales exponentially with the number of logical qubits and poor generalizability to arbitrary codes beyond surface codes. We develop post-selection strategies based on computationally efficient heuristic confidence metrics that leverage error cluster statistics (specifically, aggregated cluster sizes and log-likelihood ratios) from clustering-based decoders, which are applicable to arbitrary quantum low-density parity check (QLDPC) codes. We validate our method through extensive numerical simulations on surface codes, bivariate bicycle codes, and hypergraph product codes, demonstrating orders of magnitude reductions in logical error rates with moderate abort rates. For instance, applying our strategy to the $[[144, 12, 12]]$ bivariate bicycle code achieves approximately three orders of magnitude reduction in the logical error rate with an abort rate of only 1% (19%) at a physical error rate of 0.1% (0.3%). Additionally, we integrate our approach with the sliding-window framework for real-time decoding, featuring early mid-circuit abort decisions that eliminate unnecessary overheads. Notably, its performance matches or even surpasses the original strategy for global decoding, while exhibiting favorable scaling in the number of rounds. Our approach provides a practical foundation for efficient post-selection in fault-tolerant quantum computing with QLDPC codes.
• Abstract（参考訳）: 低信頼度計算結果を捨てるポストセレクション戦略は、受入率の低減を犠牲にして、量子エラー補正の有効忠実度を大幅に向上させることができ、特にオフラインリソース状態生成に有用である。 従来の作業は、最小ウェイトな完全整合デコーダを持つ「論理的ギャップ」計量に依存していたが、この手法は、論理量子ビットの数と指数関数的にスケールする計算オーバーヘッドや、表面符号を超える任意のコードに対する一般化性の不足など、基本的な制限に直面している。 本稿では,クラスタリングベースのデコーダからエラークラスタ統計(特に集約クラスタサイズとログ類似率)を利用する計算効率の高いヒューリスティック信頼度測定値に基づいて,任意の量子低密度パリティチェック(QLDPC)コードに適用可能なポストセレクション戦略を開発する。 本研究では, サーフェスコード, 二変量自転車コード, ハイパーグラフ製品コードに関する広範囲な数値シミュレーションにより, 論理誤差率を適度に低下させた結果について検証した。 例えば、[[144, 12, 12]]$ bivariate bike code に私たちの戦略を適用すると、物理誤差率 0.1% (0.3%) で、停止率わずか1% (19%) の論理誤差率の約3桁の減少が達成される。 さらに、我々はこの手法をリアルタイムデコードのためのスライドウインドウフレームワークと統合し、不要なオーバーヘッドを排除した早期の回路停止決定を特徴とする。 特に、そのパフォーマンスは、ラウンド数で好適なスケーリングを示しながら、グローバルデコーディングの当初の戦略と一致または超えている。 本手法は,QLDPC符号を用いたフォールトトレラント量子コンピューティングにおいて,効率的なポストセレクションのための実用的な基盤を提供する。

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