論文の概要: Beam search decoder for quantum LDPC codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.07057v2
• Date: Wed, 17 Dec 2025 17:25:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-18 15:03:26.891936
• Title: Beam search decoder for quantum LDPC codes
• Title（参考訳）: 量子LDPC符号のためのビーム探索デコーダ
• Authors: Min Ye, Dave Wecker, Nicolas Delfosse,
• Abstract要約: 信念伝播(BP)によるビーム探索に基づく量子低密度パリティチェック(LDPC)符号の復号器を提案する。 我々のビームサーチデコーダは、全ての量子LDPC符号に適用され、ビーム幅などのパラメータを調整することで、異なる速度精度のトレードオフを実現する。 注目すべきは、これは、並列化や特別なハードウェア(FPGA、ASIC)を使わずに、単一のコア上のソフトウェアで実現されることである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.3044526424637874
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose a decoder for quantum low density parity check (LDPC) codes based on a beam search heuristic guided by belief propagation (BP). Our beam search decoder applies to all quantum LDPC codes and achieves different speed-accuracy tradeoffs by tuning its parameters such as the beam width. We perform numerical simulations under circuit level noise for the $[[144, 12, 12]]$ bivariate bicycle (BB) code at noise rate $p=10^{-3}$ to estimate the logical error rate and the 99.9 percentile runtime and we compare with the BP-OSD decoder which has been the default quantum LDPC decoder for the past six years. A variant of our beam search decoder with a beam width of 64 achieves a $17\times$ reduction in logical error rate. With a beam width of 8, we reach the same logical error rate as BP-OSD with a $26.2\times$ reduction in the 99.9 percentile runtime. We identify the beam search decoder with beam width of 32 as a promising candidate for trapped ion architectures because it achieves a $5.6\times$ reduction in logical error rate with a 99.9 percentile runtime per syndrome extraction round below 1ms at $p=5 \times10^{-4}$. Remarkably, this is achieved in software on a single core, without any parallelization or specialized hardware (FPGA, ASIC), suggesting one might only need three 32-core CPUs to decode a trapped ion quantum computer with 1000 logical qubits.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,信念伝播(BP)によって導かれるビーム探索ヒューリスティックに基づく量子低密度パリティチェック(LDPC)符号のデコーダを提案する。 我々のビームサーチデコーダは、全ての量子LDPC符号に適用され、ビーム幅などのパラメータを調整することにより、異なる速度精度のトレードオフを実現する。 我々は論理誤差率と99.9%のランタイムを推定するために、[[144, 12, 12][$ bivariate bike (BB) code at noise rate $p=10^{-3}$に対して回路レベルの雑音下で数値シミュレーションを行い、過去6年間デフォルトの量子LDPCデコーダであったBP-OSDデコーダと比較した。 ビーム幅64のビームサーチデコーダの変種は論理誤差率を17\times$で削減する。 ビーム幅が8の状態では、BP-OSDと同じ論理誤差率に達し、99.9%のランタイムで26.2\times$還元される。 我々は、ビーム幅32のビームサーチデコーダを、5.6\times$論理誤差率の低下を達成し、99.9%のパーシンドローム抽出ラウンドを1ms以下の1ms=5 \times10^{-4}$で達成し、捕捉されたイオンアーキテクチャの候補として特定する。 注目すべきは、これは単一のコア上のソフトウェアで実現され、並列化や特別なハードウェア(FPGA、ASIC)を使わずに、1000の論理量子ビットを持つ閉じ込められたイオン量子コンピュータをデコードするために、32コアのCPUを3つだけ必要とすることを示唆している。

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