論文の概要: No More Hooks in the Surface Code: Distance-Preserving Syndrome Extraction for Arbitrary Layouts at Minimum Depth
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.01628v1
- Date: Mon, 02 Mar 2026 09:05:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-03 19:50:56.783488
- Title: No More Hooks in the Surface Code: Distance-Preserving Syndrome Extraction for Arbitrary Layouts at Minimum Depth
- Title（参考訳）: 表面コードに欠陥はない:最小深さの任意レイアウトに対する距離保存症候群抽出
- Authors: Yuga Hirai, Shota Ikari, Yosuke Ueno, Yasunari Suzuki,
- Abstract要約: Hookエラーは、サーフェスコードで論理演算を実装する上で大きな課題である。
本稿では,ZXインターリービング症候群抽出法を提案する。
提案手法は, 実用的フォールトトレラント量子計算に欠かせない手法として機能する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1679937788852768
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Hook errors are a major challenge in implementing logical operations with the surface code, because they can reduce the fault distance below the code distance. This motivates syndrome-extraction circuits that suppress hook-error effects for the stabilizer layouts that appear during logical operations. However, the existing methods either increase circuit depth or require simultaneous execution of measurements and CNOT gates, both of which introduce additional overheads and degrade the threshold. We propose the ZX interleaving syndrome extraction, which preserves the full fault distance $d$ for any surface-code layout with regular stabilizer tiles at minimum depth, i.e., four layers of CNOT gates, without requiring additional circuit depth or simultaneous execution of measurements and CNOT gates. The key idea is to interleave the Z and X stabilizer tiles so that hook-error edges in the decoding graph are shortened and effectively eliminated. Numerical simulations under uniform depolarizing noise for memory and lattice-surgery experiments confirm that the proposed method achieves a full fault distance of $d$, whereas the best existing minimum-depth approach achieves $d-1$. Since the full fault distance is achievable for any regular tiling layout of the surface code, the proposed method may serve as an indispensable technique for practical fault-tolerant quantum computation.
- Abstract（参考訳）: フックエラーは、コード距離以下のフォールト距離を減らすことができるため、表面コードで論理演算を実装する上で大きな課題である。
これは、論理演算中に現れる安定化器レイアウトに対するフックエラー効果を抑制するシンドローム抽出回路を動機付けている。
しかし、既存の手法は回路深さを増大させるか、測定とCNOTゲートの同時実行を必要とする。
そこで本研究では,回路深度やCNOTゲートの同時実行を必要とせず,通常の安定化タイルを最小限の深さで保持するZXインターリービングシンドローム抽出法を提案する。
鍵となるアイデアは、ZとXの安定化タイルをインターリーブして、復号グラフのフックエラーエッジを短縮し、効果的に除去することである。
メモリ・格子・サージェリング実験のための一様偏極雑音下での数値シミュレーションにより,提案手法がフルフォールト距離を$d$とするのに対し,既存の最小深度法は$d-1$とすることを確認した。
提案手法は, 実際のフォールトトレラント量子計算に欠かせない手法として有効である。
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