論文の概要: Structural encoding with classical codes for computational-basis bit-flip correction in the early fault-tolerant regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.10888v1
• Date: Mon, 13 Oct 2025 01:36:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-14 18:06:30.141202
• Title: Structural encoding with classical codes for computational-basis bit-flip correction in the early fault-tolerant regime
• Title（参考訳）: 初期耐故障状態における計算基底ビットフリップ補正のための古典符号を用いた構造符号化
• Authors: IlKwon Sohn, Changyeol Lee, Wooyeong Song, Kwangil Bae, Wonhyuk Lee,
• Abstract要約: 本稿では,量子計算と古典的誤り訂正の機能を統合する新しいフレームワークを提案する。 このアプローチでは、古典的誤り訂正符号で定義されたコードワード部分空間内で量子計算を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6524460254566904
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Achieving reliable performance on early fault-tolerant quantum hardware will depend on protocols that manage noise without incurring prohibitive overhead. We propose a novel framework that integrates quantum computation with the functionality of classical error correction. In this approach, quantum computation is performed within the codeword subspace defined by a classical error correction code. The correction of various types of errors that manifest as bit flips is carried out based on the final measurement outcomes. The approach leverages the asymmetric structure of many key algorithms, where problem-defining diagonal operators (e.g., oracles) are paired with fixed non-diagonal operators (e.g., diffusion operators). The proposed encoding maps computational basis states to classical codewords. This approach commutes with diagonal operators, obviating their overhead and confining the main computational cost to simpler non-diagonal components. Noisy simulations corroborate this analysis, demonstrating that the proposed scheme serves as a viable protocol-level layer for enhancing performance in the early fault-tolerant regime.
• Abstract（参考訳）: 早期のフォールトトレラント量子ハードウェアにおける信頼性の高いパフォーマンスを達成するには、違法なオーバーヘッドを発生させることなくノイズを管理するプロトコルに依存する。 本稿では,量子計算と古典的誤り訂正の機能を統合する新しいフレームワークを提案する。 このアプローチでは、古典的誤り訂正符号で定義されたコードワード部分空間内で量子計算を行う。 最終的な測定結果に基づいてビットフリップとして現れる様々な種類の誤差の補正を行う。 このアプローチは多くの鍵アルゴリズムの非対称構造を利用し、問題定義の対角作用素(eg, oracles)と固定非対角作用素(eg, diffusion operator)が対になる。 提案した符号化法は,古典的なコーデックワードに対して計算基底を出力する。 このアプローチは対角演算子と可換であり、そのオーバーヘッドを回避し、主計算コストを単純な非対角成分に短縮する。 ノイズシミュレーションはこの解析を裏付け、提案手法が早期耐故障性体制における性能向上のための実行可能なプロトコルレベル層として機能することを実証している。

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