論文の概要: Bidirectional Decoding for Concatenated Quantum Hamming Codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.09131v1
- Date: Wed, 14 Jan 2026 04:09:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-15 18:59:20.257046
- Title: Bidirectional Decoding for Concatenated Quantum Hamming Codes
- Title（参考訳）: 連結量子ハミング符号の双方向デコーディング
- Authors: Chao Zhang, Zipeng Wu, Jiahui Wu, Shilin Huang,
- Abstract要約: スケーリングに要する時間を要する量子符号のハード決定デコーダを導入する。
独立したビットフリップノイズ下での量子ハミング符号 [15,3] に対して、双方向デコーダはしきい値を改善する。
この結果により,低オーバーヘッド型フォールトトレラント量子計算の競争性を高めることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.26319455798863
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: High-rate concatenated quantum codes offer a promising pathway toward fault-tolerant quantum computation, yet designing efficient decoders that fully exploit their error-correction capability remains a significant challenge. In this work, we introduce a hard-decision decoder for concatenated quantum Hamming codes with time complexity polynomial in the block length. This decoder overcomes the limitations of conventional local decoding by leveraging higher-level syndrome information to revise lower-level recovery decisions -- a strategy we refer to as bidirectional decoding. For the concatenated $[[15,7,3]]$ quantum Hamming code under independent bit-flip noise, the bidirectional decoder improves the threshold from approximately $1.56\%$ to $4.35\%$ compared with standard local decoding. Moreover, the decoder empirically preserves the full $3^{L}$ code-distance scaling for at least three levels of concatenation, resulting in substantially faster logical-error suppression than the $2^{L+1}$ scaling offered by local decoders. Our results can enhance the competitiveness of concatenated-code architectures for low-overhead fault-tolerant quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 高速連結量子符号はフォールトトレラント量子計算への有望な経路を提供するが、誤り訂正能力を完全に活用する効率的なデコーダを設計することは大きな課題である。
本研究では,ブロック長に時間複雑性多項式を持つ量子ハミング符号を連結するハード決定デコーダを提案する。
このデコーダは、高レベルのシンドローム情報を利用して、低レベルのリカバリ決定を改訂することで、従来のローカルデコーディングの限界を克服します。
独立ビットフリップ雑音下での量子ハミング符号の連結$[[[15,7,3]]に対して、双方向デコーダは通常のローカルデコードと比較して約1.56\%$から4.35\%$に改善する。
さらに、デコーダは少なくとも3段階の連結で3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3ドル/3。
この結果は,低オーバーヘッドフォールトトレラント量子計算におけるコンカレントコードアーキテクチャの競合性を高めることができる。
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