論文の概要: Fault-Tolerant Encoding of Logical Qudits in Spin Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.06620v1
- Date: Mon, 10 Nov 2025 01:58:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-11 21:18:45.028282
- Title: Fault-Tolerant Encoding of Logical Qudits in Spin Systems
- Title（参考訳）: スピン系における論理量のフォールトトレラント符号化
- Authors: Sumin Lim,
- Abstract要約: 普遍量子コンピュータは任意のハミルトニアンによって支配される任意の量子状態のシミュレーションを可能にする。
将来の量子プロセッサにフォールトトレラントな論理キューディットを装備することは必要不可欠であり、キューディットは自然にマルチレベル物理システムのシミュレーションと一致する。
本稿では、スピンシステムを用いたフォールトトレラント論理キューディエンコーディングの一般的なフレームワークと実例を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The universal quantum computer will enable the simulation of arbitrary quantum states governed by arbitrary Hamiltonians. In this context, it is essential to equip future quantum processors with fault-tolerant logical qudits, since qudits naturally align with the simulation of multi-level physical systems. In this study, we present a general framework and working examples of fault-tolerant logical qudit encoding using spin systems, which are among the most coherent and robust finite multi-level physical platforms. The d-dimensional logical qudit encoding with distance-3 (or 5) codewords can be designed within a 12d (or 40d)-dimensional Hilbert space, and the design can be further generalized to 2t+1-distance codes and to encodings exploiting multiple physical qudits. A quantitative comparison shows that the logical qudit encoding proposed here offers an exponential resource advantage over multi-level mappings from logical qubits, and therefore we believe this strategy can pave the way for realizing logical qudit encodings in finite multi-level physical systems.
- Abstract（参考訳）: 普遍量子コンピュータは任意のハミルトニアンによって支配される任意の量子状態のシミュレーションを可能にする。
この文脈では、クォーディットはマルチレベル物理系のシミュレーションと自然に一致するため、将来の量子プロセッサにフォールトトレラントな論理クォーディットを装備することが不可欠である。
本研究では,スピン系を用いたフォールトトレラント論理キューディエンコーディングの一般的な枠組みと実例を示す。
距離-3 (または5) の符号付き d-次元論理キューディット符号化は、12d (または40d) のヒルベルト空間内で設計することができ、設計は2t+1-距離符号にさらに一般化でき、複数の物理キューディットを利用する符号化にも応用できる。
定量的比較により、ここで提案される論理キュート符号化は、論理キュービットのマルチレベルマッピングよりも指数的資源の優位性が得られ、したがって、この戦略は有限な多レベル物理系における論理キュート符号化を実現するための道を開くことができると信じている。
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