論文の概要: High-Rate Surgery: towards constant-overhead logical operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.08523v1
• Date: Thu, 09 Oct 2025 17:49:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-10 17:54:15.27158
• Title: High-Rate Surgery: towards constant-overhead logical operations
• Title（参考訳）: 高位手術 : 一定オーバーヘッド論理操作へ向けて
• Authors: Guo Zheng, Liang Jiang, Qian Xu,
• Abstract要約: 我々は,任意のqLDPC符号上で,大規模かつアドレス可能な論理的パウリ積の測定を並列に行うための一般的な手法であるハイレート手術を導入する。 本研究は,qLDPC符号における複雑でアドレス可能な論理演算を現実的に行う上でのボトルネックに対処し,拡張性のあるフォールトトレラント量子計算の展望を推し進めるものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.085891666389647
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Scalable quantum computation requires not only quantum codes with low memory overhead but also encoded operations with low space-time overhead. High rate quantum low-density parity-check (qLDPC) codes address the former by achieving a high information-encoding rate, yet existing methods for implementing logical operations often suffer from a low information-processing rate, leading to substantial space-time costs. Here, we introduce high-rate surgery, a general scheme that can perform extensive, addressable logical Pauli-product measurements in parallel on arbitrary qLDPC codes using a shared ancilla system, attaining nearly constant space-time overhead. We develop both algebraic and randomized ancilla constructions and demonstrate, using the $[[144, 12, 12]]$ Gross code and new instances of qLDPC codes (e.g., $[[1125, 245, \leq 10]]$) with encoding rate up to $25\%$, that up to hundreds of randomly sampled logical measurements can be executed simultaneously with a total space-time overhead around a factor of two of that of memory experiments. Our results address a major bottleneck for performing complex, addressable logical operations on qLDPC codes in practice, advancing the prospect of scalable, constant-overhead fault-tolerant quantum computation.
• Abstract（参考訳）: スケーラブルな量子計算には、メモリオーバーヘッドの少ない量子コードだけでなく、時空オーバーヘッドの少ない演算も必要である。 高速量子低密度パリティチェック (qLDPC) 符号は、高い情報符号化率を達成することで前者に対処するが、論理演算を実装する既存の手法は、しばしば低情報処理率に悩まされ、空間的コストが大幅に低下する。 本稿では,共有アンシラシステムを用いて任意のqLDPC符号上で,空間時間的オーバーヘッドをほぼ一定に保ちながら,広範かつアドレス可能な論理的パウリ積の測定を並列に行うことのできる,高位手術法を提案する。 我々は、代数的およびランダム化されたアンシラ構成の両方を開発し、$[[144, 12, 12]]$ Gross符号とqLDPC符号の新しいインスタンス(例: $[[[1125, 245, \leq 10]]$)を用いて、最大25\%のエンコーディングレートで、数百個のランダムサンプリングされた論理測定を、メモリ実験の2倍の時間オーバーヘッドで同時に実行できることを示した。 本研究は,qLDPC符号における複雑でアドレス可能な論理演算を現実的に行う上でのボトルネックに対処し,拡張性のあるフォールトトレラント量子計算の展望を推し進めるものである。

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