論文の概要: Addressable gate-based logical computation with quantum LDPC codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.06124v1
- Date: Sat, 08 Nov 2025 20:26:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-11 21:18:44.768078
- Title: Addressable gate-based logical computation with quantum LDPC codes
- Title（参考訳）: 量子LDPC符号を用いたアドレスゲート型論理計算
- Authors: Laura Pecorari, Francesco Paolo Guerci, Hugo Perrin, Guido Pupillo,
- Abstract要約: 高速量子LDPC符号は誤り訂正のオーバーヘッドを軽減することができるが、これらの符号を用いた高速フォールトトレラント計算は依然として中心的な課題である。
我々は1つ以上の量子LDPCコード内にエンコードされた個々の量子ビット上のアドレス可能なシングルキュービットとマルチキュービットのクリフォード演算のためのゲートベースのプロトコルを導入する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computing relies on quantum error correction for high-fidelity logical operations, but scaling to achieve near-term quantum utility is highly resource-intensive. High-rate quantum LDPC codes can reduce error correction overhead, yet realizing high-rate fault-tolerant computation with these codes remains a central challenge. Apart of the lattice surgery approach, standard schemes for realizing logical gates have so far been restricted to performing global operations on all logical qubits at the same time. Another approach relies on low-rate code switching methods. In this work, we introduce a gate-based protocol for addressable single- and multi-qubit Clifford operations on individual logical qubits encoded within one or more quantum LDPC codes. Our scheme leverages logical transversal operations via an auxiliary Bacon-Shor code to perform logical operations with constant time overhead enabled by teleportation. We demonstrate the implementation of an overcomplete logical Clifford gate set and perform numerical simulations to evaluate the error-correction performance of our protocol. Finally, we observe that our scheme can be integrated with magic state cultivation protocols to achieve universal, gate-based, and fully addressable quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、高忠実度論理演算の量子エラー補正に頼っているが、短期量子ユーティリティを実現するためのスケーリングは非常にリソース集約的である。
高速量子LDPC符号は誤り訂正のオーバーヘッドを軽減することができるが、これらの符号を用いた高速フォールトトレラント計算は依然として中心的な課題である。
格子手術のアプローチとは別に、論理ゲートを実現するための標準的なスキームは、すべての論理キュービットのグローバルな操作を同時に行うことに制限されている。
もうひとつのアプローチは、低レートのコードスイッチングメソッドに依存する。
本研究では、1つ以上の量子LDPCコード内にエンコードされた個々の論理量子ビット上のアドレス可能なシングルキュービットとマルチキュービットのクリフォード演算のためのゲートベースのプロトコルを提案する。
提案手法は補助的Bacon-Shor符号による論理的超越演算を利用して,テレポーテーションにより一定の時間オーバーヘッドで論理的演算を行う。
オーバーコンプリート論理クリフォードゲートセットの実装を実証し,提案プロトコルの誤り訂正性能を評価する数値シミュレーションを行う。
最後に,本手法をマジックステート培養プロトコルと統合して,汎用的でゲートベースで完全対応可能な量子計算を実現する。
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