論文の概要: Fault-tolerant execution of error-corrected quantum algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.04584v1
- Date: Wed, 04 Mar 2026 20:26:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-06 22:06:10.969174
- Title: Fault-tolerant execution of error-corrected quantum algorithms
- Title（参考訳）: 誤り訂正量子アルゴリズムのフォールトトレラント実行
- Authors: Michael A. Perlin, Zichang He, Anthony Alexiades Armenakas, Pablo Andres-Martinez, Tianyi Hao, Dylan Herman, Yuwei Jin, Karl Mayer, Chris Self, David Amaro, Ciaran Ryan-Anderson, Ruslan Shaydulin,
- Abstract要約: 高インパクト問題に対処するために量子アルゴリズムをスケールアップするには、量子エラー補正とフォールトトレランスが必要である。
我々は、フォールトトレラント(FT)コンポーネントのみを用いた論理量子アルゴリズムのエンドツーエンド実行を実演する。
本研究は,FT成分のみを用いた複雑な誤り訂正量子回路の性能を概ね実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2841574646218608
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Scaling up quantum algorithms to tackle high-impact problems in science and industry requires quantum error correction and fault tolerance. While progress has been made in experimentally realizing error-corrected primitives, the end-to-end execution of logical quantum algorithms using only fault-tolerant (FT) components has remained out of reach. We demonstrate the FT and error-corrected execution of two quantum algorithms, the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) and the Harrow-Hassidim-Lloyd (HHL) algorithm applied to the Poisson equation, on Quantinuum H2 and Helios trapped-ion quantum processors using the $[[7,1,3]]$ Steane code. For QAOA circuits on 5 and 6 logical qubits, we show performance improvements from increasing the number of QAOA layers and the number of $T$ gates used to approximate logical rotations, despite increased physical circuit complexity. We further show that QAOA circuits with up to 8 logical qubits and 9 logical $T$ gates perform similarly to unencoded circuits. For the largest QAOA circuits we run, with 12 logical (97 physical) qubits and 2132 physical two-qubit gates, we still observe better-than-random performance. Finally, we show that adding active QEC cycles and increasing the repeat-until-success limit of state preparation subroutines can improve the performance of a quantum algorithm, thereby demonstrating critical capabilities of scalable FT quantum computation. Our results are enabled by an FT logical $T$ gate implementation with an infidelity of $\sim 2.6(4)\times10^{-3}$ and dynamic circuits with measurement-dependent feedback. Our work demonstrates near-break-even performance of complex, error-corrected algorithmic quantum circuits using only FT components.
- Abstract（参考訳）: 量子アルゴリズムをスケールアップして、科学や産業における高影響問題に対処するには、量子エラー補正とフォールトトレランスが必要である。
誤り訂正プリミティブは実験的に実現されているが、フォールトトレラント (FT) コンポーネントのみを用いた論理量子アルゴリズムのエンドツーエンド実行は到達できないままである。
The FT and error-corrected execution of two quantum algorithm, the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) and the Harrow-Hassidim-Lloyd algorithm applied to the Poisson equation, on Quantinuum H2 and Helios trapped-ion quantum processor using the $[7,1,3]$ Steane code。
5 および 6 個の論理量子ビット上の QAOA 回路では,物理回路の複雑化にもかかわらず,QAOA 層数の増加と論理回転の近似に使用される $T$ ゲート数による性能向上を示す。
さらに、最大8つの論理量子ビットと9つの論理的な$T$ゲートを持つQAOA回路が、未符号化回路と同様に動作することを示す。
12個の論理的(97個の物理)量子ビットと2132個の物理2量子ビットゲートを持つ最大のQAOA回路に対して、我々は依然としてランダムよりも優れた性能を観察している。
最後に, 能動QECサイクルの追加と状態準備サブルーチンの繰り返し・継続制限の増加により, 量子アルゴリズムの性能が向上し, 拡張性FT量子計算の重要な性能を示すことを示す。
その結果、FT論理的な$T$ゲート実装と、測定依存性のフィードバックを持つ動的回路により実現された。
本研究は,FT成分のみを用いた複雑な誤り訂正アルゴリズム量子回路の性能について述べる。
関連論文リスト
- A Pathway to Practical Quantum Advantage in Solving Navier-Stokes Equations [6.682280935861855]
Navier-Stokes方程式 (NSE) の解法は、高い入力出力オーバーヘッドと非線形性のため、量子アルゴリズムには依然として弱い。
そこで我々は,大規模NSEシミュレーションのための量子優位性への実践的な経路をグラフ化するフルスタック・フレームワークを構築した。
この研究は、理論量子スピードアップと高性能科学計算の実践的展開のギャップを埋めるものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-09-10T17:40:19Z) - Optimization and Synthesis of Quantum Circuits with Global Gates [41.99844472131922]
我々は、イオントラップハードウェアに存在するGlobal Molmer-Sorensenゲートのようなグローバルな相互作用を用いて量子回路を最適化し、合成する。
このアルゴリズムはZX計算に基づいており、係留ゲートをGlobal MolmerSorensenゲートにグループ化する特別な回路抽出ルーチンを使用する。
我々は,このアルゴリズムを様々な回路でベンチマークし,最新ハードウェアによる性能向上の方法を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-07-28T10:25:31Z) - Approximate Quantum Circuit Synthesis for Diagonal Unitary [15.973412320107673]
対角ユニタリ合成は、量子回路合成問題において重要な役割を果たす。
本稿では,特定の量子リソース制限に基づいて対角的なユニタリ実装を設計するための量子回路合成アルゴリズムを提案する。
我々のアルゴリズムは、通常のラップトップ上で最大15キュービットの量子回路に対して対角ユニタリを合成することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-12-02T08:54:23Z) - A multiple-circuit approach to quantum resource reduction with application to the quantum lattice Boltzmann method [39.671915199737846]
量子格子ボルツマン法(QLBM)における非圧縮性ナビエ-ストークス方程式の多重回路アルゴリズムを提案する。
提案法は2次元蓋駆動キャビティフローに対して検証および実証を行った。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-20T15:32:01Z) - QuantumSEA: In-Time Sparse Exploration for Noise Adaptive Quantum
Circuits [82.50620782471485]
QuantumSEAはノイズ適応型量子回路のインタイムスパース探索である。
1)トレーニング中の暗黙の回路容量と(2)雑音の頑健さの2つの主要な目標を達成することを目的としている。
提案手法は, 量子ゲート数の半減と回路実行の2倍の時間節約で, 最先端の計算結果を確立する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-10T22:33:00Z) - Error-corrected Hadamard gate simulated at the circuit level [42.002147097239444]
我々はサーキットレベルのノイズモデルの下で,表面符号の論理的アダマールゲートをシミュレートする。
我々の論文は、量子誤り訂正符号上のユニタリゲートに対してこれを初めて行うものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-18T19:00:00Z) - Towards Demonstrating Fault Tolerance in Small Circuits Using Bacon-Shor
Codes [5.352699766206807]
我々は、量子回路をフォールトトレラントに実装する次のステップについて研究する。
偏極雑音モデルにおけるパウリ誤差率$p$の擬似閾値を計算する。
複数ラウンドの安定化器測定により、最後に1ラウンドを実施した場合よりも改善が期待できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-04T14:24:14Z) - Variational Quantum Optimization with Multi-Basis Encodings [62.72309460291971]
マルチバスグラフ複雑性と非線形活性化関数の2つの革新の恩恵を受ける新しい変分量子アルゴリズムを導入する。
その結果,最適化性能が向上し,有効景観が2つ向上し,測定の進歩が減少した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-24T20:16:02Z) - Scalable evaluation of quantum-circuit error loss using Clifford
sampling [8.140947383885262]
我々は2次誤差損失と最終状態忠実度損失を用いて量子回路を特徴づける。
これらの損失関数は、クリフォード支配回路からのサンプリングにより、スケーラブルな方法で効率的に評価できることが示されている。
この結果から,中間規模量子状態における最適化型量子デバイスとアルゴリズム設計への道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-20T11:51:36Z) - Improving the Performance of Deep Quantum Optimization Algorithms with
Continuous Gate Sets [47.00474212574662]
変分量子アルゴリズムは計算的に難しい問題を解くのに有望であると考えられている。
本稿では,QAOAの回路深度依存性能について実験的に検討する。
この結果から, 連続ゲートセットの使用は, 短期量子コンピュータの影響を拡大する上で重要な要素である可能性が示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-11T17:20:51Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。