論文の概要: Layer codes as partially self-correcting quantum memories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.06659v1
• Date: Wed, 08 Oct 2025 05:17:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-09 16:41:20.311358
• Title: Layer codes as partially self-correcting quantum memories
• Title（参考訳）: 部分自己補正量子メモリとしての層符号
• Authors: Shouzhen Gu, Libor Caha, Shin Ho Choe, Zhiyang He, Aleksander Kubica, Eugene Tang,
• Abstract要約: 本稿では,局所雑音と対向雑音の保証が可能な層符号に対する2つの復号アルゴリズムを提案する。 本研究では,従来の解析モデルよりも優れた自己補正量子メモリを構成する層符号について述べる。 また, 記憶時間に関する数値的研究を行い, 部分的自己補正と一致した振る舞いを報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.75272412611874
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate layer codes, a family of three-dimensional stabilizer codes that can achieve optimal scaling of code parameters and a polynomial energy barrier, as candidates for self-correcting quantum memories. First, we introduce two decoding algorithms for layer codes with provable guarantees for local stochastic and adversarial noise, respectively. We then prove that layer codes constitute partially self-correcting quantum memories which outperform previously analyzed models such as the cubic code and the welded solid code. Notably, we argue that partial self-correction without the requirement of efficient decoding is more common than expected, as it arises solely from a diverging energy barrier. This draws a sharp distinction between partially self-correcting systems and partially self-correcting memories. Another novel aspect of our work is an analysis of layer codes constructed from random Calderbank-Shor-Steane codes. We show that these random layer codes have optimal scaling (up to logarithmic corrections) of code parameters and a polynomial energy barrier. Finally, we present numerical studies of their memory times and report behavior consistent with partial self-correction.
• Abstract（参考訳）: 自己補正量子メモリの候補として,コードパラメータの最適スケーリングと多項式エネルギーバリアを実現する3次元安定化器符号群であるレイヤコードについて検討する。 まず,2つの層符号の復号化アルゴリズムを導入し,各層符号の局所確率と対向雑音の保証を保証した。 次に, 既解析の立方体符号や溶接固体符号などのモデルよりも優れた自己補正量子メモリを構成する層符号を証明した。 特に、効率的な復号化を必要としない部分的な自己補正は、エネルギー障壁のばらつきからのみ生じるため、予想よりも一般的である。 これは部分的自己修正システムと部分的自己修正メモリとを著しく区別している。 我々の研究のもう一つの新しい側面は、ランダムなCalderbank-Shor-Steane符号から構築された層コードの解析である。 これらのランダム層符号は、符号パラメータの最適スケーリング(対数補正)と多項式エネルギー障壁を有することを示す。 最後に, 記憶時間に関する数値的研究を行い, 部分的自己補正と一致した振る舞いを報告する。

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