論文の概要: Automated Compilation Including Dropouts: Tolerating Defective Components in Stabiliser Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.01943v1
• Date: Mon, 01 Dec 2025 17:55:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-02 19:46:35.002051
• Title: Automated Compilation Including Dropouts: Tolerating Defective Components in Stabiliser Codes
• Title（参考訳）: ドロップアウトを含む自動コンパイル:安定化器符号における欠陥成分の許容
• Authors: Stasiu Wolanski,
• Abstract要約: 実用規模の固体量子デバイスは、不完全なプロセスを使用して大規模に量子デバイスを製造する必要がある。 量子デバイスの設計に製造欠陥への耐性を導入することで、使用可能な量子チップの収量を改善し、有用なシステムコストを下げることができる。 ACIDは、アナシラフリー(またはミドルアウト)パラダイムで動作するフレームワークで、シンドローム抽出回路を生成する。
• 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: Utility-scale solid-state quantum devices will need to fabricate quantum devices at scale using imperfect processes. By introducing tolerance to fabrication defects into the design of the quantum devices, we can improve the yield of usable quantum chips and lower the cost of useful systems. Automated Compilation Including Dropouts (ACID) is a framework that works in the ancilla-free (or `middle-out') paradigm, to generate syndrome extraction circuits for general stabiliser codes in the presence of defective couplers or qubits. In the ancilla-free paradigm, we do not designate particular qubits as measurement ancillas, instead measuring stabilisers using any of the data qubits in their support. This approach leads to a great deal of flexibility in how syndrome extraction circuits can be implemented. ACID works by constructing and solving an optimisation problem within the ancilla-free paradigm to find a short syndrome extraction circuit. Applied to the surface code, ACID produces syndrome-extraction circuits of depth between $1\times$ (no overhead) and $1.5\times$ relative to the depth of defect-free circuits. The LUCI algorithm, the best prior art, yielded a $2 \times$ overhead, so ACID offers a significant time saving. The yield of surface code chips with a logical error rate at most $10\times$ the dropout-free baseline is up to $3\times$ higher using ACID than using LUCI. I demonstrate the broad applicability of ACID by compiling syndrome extraction circuits for bivariate bicycle codes and the colour code. For these circuits, we incur a circuit-depth overhead of between $1\times$ (no overhead) and $2.5\times$ relative to defect-free circuits. I believe this work is the first to simulate both of these families of codes in the presence of fabrication defects.
• Abstract（参考訳）: 実用規模の固体量子デバイスは、不完全なプロセスを使用して大規模に量子デバイスを製造する必要がある。 量子デバイスの設計に製造欠陥への耐性を導入することで、使用可能な量子チップの収量を改善し、有用なシステムコストを下げることができる。 Automated Compilation Inclusion Dropouts (ACID) は、アシラフリー(またはミドルアウト)パラダイムで動作するフレームワークであり、欠陥のあるカプラやキュービットの存在下で一般的な安定化器符号のためのシンドローム抽出回路を生成する。 アンシラフリーのパラダイムでは、特定のキュービットを測定アンシラとして指定せず、その代わりに、データキュービットのどのサポートでもスタビライザを計測する。 このアプローチは、シンドローム抽出回路の実装方法に大きな柔軟性をもたらす。 ACIDは、短いシンドローム抽出回路を見つけるために、アンシラフリーパラダイム内で最適化問題を構築し、解決することで機能する。 表面コードに適用すると、ACIDは1\times$(オーバーヘッドなし)と1.5\times$(欠陥のない回路の深さに対して)の深さのシンドローム抽出回路を生成する。 LUCIアルゴリズムは、最高の先行技術であり、オーバーヘッドが2 \times$であるので、ACIDはかなりの時間を節約できる。 論理エラー率が最大10\times$のサーフェスコードチップの収量は、LUCIを使用するよりもACIDを使用する場合の方が最大3\times$高い。 二変量自転車コードとカラーコードのためのシンドローム抽出回路をコンパイルすることにより、ACIDの幅広い適用性を実証する。 これらの回路では、欠陥のない回路と比較して、回路深さのオーバーヘッドが$1\times$(オーバーヘッドなし)から$2.5\times$(オーバーヘッドなし)の間である。 この作業は、ファクテーション欠陥の存在下で、これらの2つのコードファミリーをシミュレートする最初のものだと私は思います。

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