論文の概要: Measurement-Based Fault-Tolerant Quantum Computation on High-Connectivity Devices: A Resource-Efficient Approach toward Early FTQC

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.18652v1
• Date: Tue, 21 Oct 2025 14:02:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 03:08:13.722323
• Title: Measurement-Based Fault-Tolerant Quantum Computation on High-Connectivity Devices: A Resource-Efficient Approach toward Early FTQC
• Title（参考訳）: 高結合性デバイスにおける測定に基づくフォールトトレラント量子計算:早期FTQCへの資源効率の高いアプローチ
• Authors: Yohei Ibe, Yutaka Hirano, Yasuo Ozu, Toru Kawakubo, Keisuke Fujii,
• Abstract要約: 本稿では, 閉じ込められたイオンや中性原子などの高結合性プラットフォームのための測定ベースFTQCアーキテクチャを提案する。 鍵となるアイデアは、検証済みの論理アンシラと、Knillの誤り訂正テレポーテーションを組み合わせることである。 回路レベルの分極雑音下でベンチマークした2つの実装を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.511618458985613
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a measurement-based FTQC (MB-FTQC) architecture for high-connectivity platforms such as trapped ions and neutral atoms. The key idea is to use verified logical ancillas combined with Knill's error-correcting teleportation, eliminating repeated syndrome measurements and simplifying decoding to logical Pauli corrections, thus keeping classical overhead low. To align with near-term device scales, we present two implementations benchmarked under circuit-level depolarizing noise: (i) a Steane-code version that uses analog $R_Z(\theta)$ rotations, akin to the STAR architecture [Akahoshi et al., PRX Quantum 5, 010337], aiming for the megaquop regime ($\sim 10^6$ $T$ gates) on devices with thousands of qubits; and (ii) a Golay-code version with higher-order zero-level magic-state distillation, targeting the gigaquop regime ($\sim 10^9$ $T$ gates) on devices with tens of thousands of qubits. At a physical error rate $p=10^{-4}$, the Steane path supports $5\times 10^{4}$ logical $R_Z(\theta)$ rotations, corresponding to $\sim 2.4\times 10^{6}$ $T$ gates and enabling megaquop-scale computation. With about $2{,}240$ physical qubits, it achieves $\log_{2}\mathrm{QV}=64$. The Golay path supports more than $2\times 10^{9}$ $T$ gates, enabling gigaquop-scale computation. These results suggest that our architecture can deliver practical large-scale quantum computation on near-term high-connectivity hardware without relying on resource-intensive surface codes or complex code concatenation.
• Abstract（参考訳）: トラップイオンや中性原子などの高結合性プラットフォームのための測定ベースFTQC(MB-FTQC)アーキテクチャを提案する。 鍵となる考え方は、証明された論理アンシラとクニルの誤り訂正テレポーテーションを組み合わせ、繰り返しのシンドロームの測定を排除し、論理的なパウリ補正への復号を単純化し、古典的なオーバーヘッドを低く抑えることである。 短期デバイススケールに合わせるため、回路レベルの非偏極雑音下でベンチマークされた2つの実装を提案する。 i) アナログ$R_Z(\theta)$ローテーションを使用するSteane-codeバージョン。STARアーキテクチャ(Akahoshi et al , PRX Quantum 5, 010337]に似たもので、数千の量子ビットを持つデバイス上でのメガクオップ方式(\sim 10^6$T$ gates)を目指しています。 i) 数万キュービットのデバイス上でギガクオプ政権(\sim 10^9$$T$ gates)をターゲットにした高次ゼロレベルマジックステート蒸留のGolay-codeバージョン。 物理誤差率$p=10^{-4}$では、Steaneパスは$5\times 10^{4}$ logical $R_Z(\theta)$ rotationsをサポートし、$\sim 2.4\times 10^{6}$ $T$ gatesに対応し、メガクオップスケールの計算を可能にする。 約 2$,}240$ の物理量子ビットで、$\log_{2}\mathrm{QV}=64$ が得られる。 Golayパスは、$2\times 10^{9}$$T$ゲート以上をサポートし、ギガクオップスケールの計算を可能にする。 これらの結果から,我々のアーキテクチャは,資源集約的な表面コードや複雑なコード結合に頼ることなく,短期的な高接続性ハードウェア上で実用的な大規模量子計算を実現することが可能であることが示唆された。

関連論文リスト

• Flag at origin: a modular fault-tolerant preparation for CSS codes [0.0]
  FT計算には、量子誤り訂正(QEC)符号における様々な論理安定化状態のフォールトトレラント(FT)準備が不可欠である。 この研究は、任意の距離のCSS符号におけるFT準備回路のモジュラ構造を導入する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-08-19T18:47:49Z)
• Breaking even with magic: demonstration of a high-fidelity logical non-Clifford gate [1.6986469299341722]
  本研究では、8つの物理量子ビットしか使用しない量子エラー検出符号において、一対の論理的マジック状態をフォールトトレラントに生成するためのマジック状態準備プロトコルを提案する。 このプロトコルは, 空間的オーバーヘッドの少ない極めて高忠実なマジック状態を生成するために, 自己結合可能であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-17T16:23:47Z)
• A distillation-teleportation protocol for fault-tolerant QRAM [95.99192129224721]
  本稿では,論理量子乱数アクセスメモリ(QRAM)をフォールトトレラント実装するためのプロトコルを提案する。 古典的メモリサイズ2n$をコヒーレントにアクセスするために、我々のプロトコルは、フォールトトレラントな量子リソースをわずか$mathrmpoly(n)$で消費する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-05-26T17:42:56Z)
• Extractors: QLDPC Architectures for Efficient Pauli-Based Computation [42.95092131256421]
  本稿では,任意のQLDPCメモリをPauliベースの計算に適した計算ブロックに拡張できる新しいプリミティブを提案する。 特に、メモリ上でサポートされている任意の論理パウリ演算子は、1つの論理サイクルでフォールトトレラントに測定できる。 我々のアーキテクチャは並列論理的測定により普遍的な量子回路を実装できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-03-13T14:07:40Z)
• Optimizing Multi-level Magic State Factories for Fault-Tolerant Quantum Architectures [0.8453577061453568]
  専用ゾーンをマルチレベルマジックステートファクトリと,効率的な論理演算のためのコアプロセッサとして考える。 物理量子資源推定は、少数の鍵パラメータを含む単純なモデルに還元されることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-06T21:25:34Z)
• Quantum error correction below the surface code threshold [107.92016014248976]
  量子誤り訂正は、複数の物理量子ビットを論理量子ビットに結合することで、実用的な量子コンピューティングに到達するための経路を提供する。 本研究では, リアルタイムデコーダと統合された距離7符号と距離5符号の2つの面符号メモリを臨界閾値以下で動作させる。 以上の結果から,大規模なフォールトトレラント量子アルゴリズムの動作要件を実現する装置の性能が示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-24T23:08:50Z)
• LDPC-cat codes for low-overhead quantum computing in 2D [3.9373541926236766]
  量子低密度パリティチェック(qLDPC)符号は、フォールトトレラント量子コンピューティングのオーバーヘッドを大幅に削減するための有望な構成である。 フォールトトレランスのハードウェアオーバーヘッドを削減する別のアプローチとして、ボソニックキャットキュービットを使用する方法がある。 位相フリップのための古典的LDPC符号で抑制された猫量子ビットに基づくアーキテクチャを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-17T19:00:05Z)
• Towards large-scale quantum optimization solvers with few qubits [59.63282173947468]
  我々は、$m=mathcalO(nk)$バイナリ変数を$n$ qubitsだけを使って最適化するために、$k>1$で可変量子ソルバを導入する。 我々は,特定の量子ビット効率の符号化が,バレン高原の超ポリノミウム緩和を内蔵特徴としてもたらすことを解析的に証明した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-17T18:59:38Z)
• Universal qudit gate synthesis for transmons [44.22241766275732]
  超伝導量子プロセッサを設計する。 本稿では,2量子共振共振ゲートを備えたユニバーサルゲートセットを提案する。 ノイズの多い量子ハードウェアのための$rm SU(16)$ゲートの合成を数値的に実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-08T18:59:53Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。