論文の概要: FPGA-tailored algorithms for real-time decoding of quantum LDPC codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.21660v1
• Date: Wed, 26 Nov 2025 18:33:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-27 18:37:59.246152
• Title: FPGA-tailored algorithms for real-time decoding of quantum LDPC codes
• Title（参考訳）: 量子LDPC符号のリアルタイム復号化のためのFPGA調整アルゴリズム
• Authors: Satvik Maurya, Thilo Maurer, Markus Bühler, Drew Vandeth, Michael E. Beverland,
• Abstract要約: 量子低密度パリティチェック(qLDPC)符号に対する3つのデコーダクラスのFPGA調整バージョンを解析する。 メッセージパッシングでは、最近導入されたRelayデコーダとそのFPGA実装を解析する。 順序付き統計復号法では,高次故障箇所に集中するフィルタ付き変波器を導入する。 FPGA適応型一般化ユニオンフィンデコーダを設計する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.213715600410032
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Real-time decoding is crucial for fault-tolerant quantum computing but likely requires specialized hardware such as field-programmable gate arrays (FPGAs), whose parallelism can alter relative algorithmic performance. We analyze FPGA-tailored versions of three decoder classes for quantum low-density parity-check (qLDPC) codes: message passing, ordered statistics, and clustering. For message passing, we analyze the recently introduced Relay decoder and its FPGA implementation; for ordered statistics decoding (OSD), we introduce a filtered variant that concentrates computation on high-likelihood fault locations; and for clustering, we design an FPGA-adapted generalized union-find decoder. We design a systolic algorithm for Gaussian elimination on rank-deficient systems that runs in linear parallel time, enabling fast validity checks and local corrections in clustering and eliminating costly full-rank inversion in filtered-OSD. Despite these improvements, both remain far slower and less accurate than Relay, suggesting message passing is the most viable route to real-time qLDPC decoding.
• Abstract（参考訳）: リアルタイムデコーディングはフォールトトレラントな量子コンピューティングには不可欠であるが、並列性によって相対的なアルゴリズム性能を変化させるフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)のような特殊なハードウェアを必要とする可能性がある。 我々は、QLDPC(quantum Low-density parity-check)符号のためのFPGA対応の3つのデコーダクラス(メッセージパッシング、順序統計、クラスタリング)を解析する。 メッセージパッシングでは、最近導入されたRelayデコーダとそのFPGA実装を分析し、順序付き統計デコーダ(OSD)では、高次故障箇所に計算を集中させるフィルタ付き変種を導入し、クラスタリングではFPGA適応の一般化ユニオンフィンドデコーダを設計する。 線形並列時間で動作し、クラスタリングにおける高速な妥当性チェックと局所補正を可能にし、フィルタOSDにおけるコストのかかるフルランクインバージョンを除去する。 これらの改善にもかかわらず、どちらもRelayよりもはるかに遅く、精度が低いままであり、リアルタイムのqLDPCデコードへの最も実行可能なルートはメッセージパッシングであることを示唆している。

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