論文の概要: Fail fast: techniques to probe rare events in quantum error correction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.15177v1
• Date: Wed, 19 Nov 2025 06:57:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-20 15:51:28.672026
• Title: Fail fast: techniques to probe rare events in quantum error correction
• Title（参考訳）: フェイルファスト-量子誤り訂正における希少事象の探索技術
• Authors: Michael E. Beverland, Malcolm Carroll, Andrew W. Cross, Theodore J. Yoder,
• Abstract要約: 我々は,回路雑音下での一般量子低密度パリティチェック符号の希少規則を特徴付ける3つの手法を開発した。 本稿では,最近提案されたRelayデコーダを用いて,高い低エラーレート性能を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9159338434295846
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The ultimate goal of quantum error correction is to create logical qubits with very low error rates (e.g. 1e-12) and assemble them into large-scale quantum computers capable of performing many (e.g. billions) of logical gates on many (e.g. thousands) of logical qubits. However, it is necessarily difficult to directly assess the performance of such high-quality logical qubits using standard Monte Carlo sampling because logical failure events become very rare. Building on existing approaches to this problem, we develop three complementary techniques to characterize the rare-event regime for general quantum low-density parity-check (qLDPC) codes under circuit noise. (I) We propose a well-motivated, low-parameter ansatz for the failure spectrum (the fraction of fault sets of each size that fail) that empirically fits all the QEC systems we studied and predicts logical error rates at all physical error rates. (II) We find min-weight logical operators of syndrome measurement circuits and exactly compute the number of min-weight failing configurations. (III) We generalize the splitting method to qLDPC codes using multi-seeded Metropolis sampling to improve convergence for systems with many inequivalent logical operators. We apply these tools to distance-6, -12, and -18 bivariate bicycle codes under circuit noise, observing strong low-error-rate performance with the recently proposed Relay decoder but also considerable scope for further improvement.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正の最終的な目標は、非常に低いエラー率(例えば1e-12)の論理量子ビットを作成し、それを大規模な量子コンピュータに組み立て、多数の(例えば数千)論理量子ビット上で論理ゲートを多数の(例えば数十億)実行できるようにすることである。 しかし、標準的なモンテカルロサンプリングを用いて、そのような高品質な論理量子ビットの性能を直接評価することは必ずしも困難である。 この問題に対する既存のアプローチに基づいて、回路ノイズ下での一般量子低密度パリティチェック(qLDPC)符号の希少規則を特徴付けるための3つの補完手法を開発した。 (I)本研究で行ったQECシステムすべてに実証的に適合し,全ての物理誤差率で論理誤差率を予測できる,障害スペクトル(各大きさの故障集合の分数)に対する高モチベーションな低パラメータアザッツを提案する。 (II) 我々は、シンドローム測定回路のミニウェイト論理演算子を見つけ、ミニウェイト故障構成の数を正確に計算する。 (III) 我々は,多くの等価な論理演算子を持つシステムの収束性を改善するために,マルチシードメトロポリスサンプリングを用いてqLDPC符号への分割法を一般化する。 今回提案したRelayデコーダを用いて,回路雑音下での2変量218の自転車コードにこれらのツールを適用し,高い低エラーレート性能を示すとともに,さらなる改善のためのかなりの範囲を観測した。

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