論文の概要: A Concatenated Dual Displacement Code for Continuous-Variable Quantum Error Correction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.00481v1
• Date: Sat, 29 Nov 2025 13:24:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-02 19:46:34.260052
• Title: A Concatenated Dual Displacement Code for Continuous-Variable Quantum Error Correction
• Title（参考訳）: 連続可変量子誤差補正のための2値変換符号の一構成法
• Authors: Fucheng Guo, Frank Mueller, Yuan Liu,
• Abstract要約: この研究は、フォールトトレラントな連続量子計算への実行可能な経路を確立する。 可変CVエラー修正アーキテクチャの設計に関する新たな洞察を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.486796752191548
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The continuous-variable (CV) Gaussian no-go theorem fundamentally limits the suppression of Gaussian displacement errors using only Gaussian gates and states. Prior studies have employed Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) states as ancillary qumodes to suppress small Gaussian displacement errors, but when the displacement magnitude becomes large, lattice-crossing events arise beyond the correctable range of the GKP state. To address this issue, we concatenate a Gaussian-noise-suppression circuit with an outer analog Steane code that corrects such occasional lattice-crossing events as well as other abrupt displacement errors. Unlike conventional concatenation, which primarily aims to reduce logical error rates, the Steane-GKP duality in encoding provides complementary protection against both large and small displacement errors, enabling CV error correction within the continuous encoding space and contrasting with earlier approaches that concatenate GKP states with repetition codes for discrete qubit or qudit encodings. Analytical results show that, under infinite squeezing, the concatenated code suppresses the variance of Gaussian displacement errors across all qumodes by up to 50 percent while enabling unbiased correction of lattice-crossing events, with a success probability determined by the ratio between the residual Gaussian error standard deviation and the lattice-crossing magnitude. Even with finite squeezing, the proposed architecture continues to provide Gaussian-error suppression together with lattice-crossing correction, and the presence of the outer analog Steane code relaxes the squeezing requirement of the inner GKP states, indicating near-term experimental feasibility. This work establishes a viable route toward fault-tolerant continuous-variable quantum computation and provides new insight into the design of concatenated CV error-correcting architectures.
• Abstract（参考訳）: 連続変数(CV)ガウスのノーゴー定理は、ガウスのゲートと状態のみを用いてガウスの変位誤差の抑制を根本的に制限する。 従来の研究では、ガウスの変位誤差を小さく抑えるために、ゴッテマン・キタエフ・プレスキル(GKP)状態を用いていたが、変位の大きさが大きくなると、格子交差現象はGKP状態の修正可能な範囲を超えている。 この問題に対処するため,ガウス雑音抑圧回路と外部アナログのステアン符号を結合し,格子交叉現象や急激な変位誤差を補正する。 論理的誤り率の低減を主な目的とする従来の結合とは異なり、エンコーディングにおけるSteane-GKP双対性は、大小両方の変位誤差に対して相補的保護を提供し、連続符号化空間内でCV誤り補正を可能にし、GKP状態と離散量子ビットまたはキューディット符号化の繰り返し符号を連結する以前のアプローチと対比する。 解析結果によると, 無限スキューズ法の下では, 連結符号は, 残留ガウス誤差標準偏差と格子交差等級との比で決定される成功確率を用いて, 格子交差事象の偏りのない補正を可能とし, 全クアモッド間のガウス変位誤差の分散を最大50%抑制する。 有限のスクイーズであっても、提案アーキテクチャは格子交差補正とともにガウス・エラー抑制を提供し続け、外部アナログのステアン符号の存在は内部GKP状態のスクイーズ要求を緩和し、短期的な実験可能性を示している。 この研究は、フォールトトレラントな連続変数量子計算への実行可能な経路を確立し、連結CV誤り訂正アーキテクチャの設計に関する新たな洞察を提供する。

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