論文の概要: High-performance syndrome extraction circuits for quantum codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.05481v1
• Date: Thu, 05 Mar 2026 18:50:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-06 22:06:11.38059
• Title: High-performance syndrome extraction circuits for quantum codes
• Title（参考訳）: 量子コードのための高性能シンドローム抽出回路
• Authors: Armands Strikis, Dan E. Browne, Michael E. Beverland,
• Abstract要約: 本稿では,シンドローム抽出回路(SEC)の解析と設計のためのフレームワークを提案する。 我々のアプローチは、ゲートを介さずに$X$と$Z$チェックをステージングすることで低深さを維持するSECの一般的な設計である左利き回路に基づいている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9899603776429056
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a fast and effective framework for analysing and designing syndrome-extraction circuits (SECs). Our approach is based on left-right circuits, a general design for SECs which maintain low depth by staggering $X$ and $Z$ checks without interleaving gates. Initially proposed for specific classes of codes, we generalise this construction to arbitrary CSS codes and optimise the circuit structure to achieve low qubit idling time, large effective distance, and reduced minimum-weight failure mechanisms. A key component of our framework is the formal notion of residual errors and their associated distance metrics, which form lightweight tools for capturing error propagation and quantifying the potential harm of circuit-level errors. Applying our automated framework to diverse classes of codes, we observe consistent improvements in logical performance of up to an order of magnitude compared to existing single-ancilla SEC designs. We also use these tools to prove that no non-interleaving SEC can achieve circuit distance $12$ for the gross code, and identify an explicit circuit that we conjecture achieves distance $11$, exceeding previously known constructions.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,シンドローム抽出回路(SEC)を高速かつ効果的に解析・設計する枠組みを提案する。 我々のアプローチは、ゲートを介さずに$X$と$Z$チェックをステージングすることで低深さを維持するSECの一般的な設計である左利き回路に基づいている。 この構造を任意のCSSコードに一般化し,回路構造を最適化し,低キュービットアイドリング時間,有効距離,最小限の故障機構の低減を実現した。 我々のフレームワークの重要な構成要素は、残留誤差とその関連する距離メトリクスの形式的概念であり、これは、エラーの伝播を捉え、回路レベルのエラーの潜在的な害を定量化するための軽量なツールを形成する。 さまざまなコードのクラスに自動フレームワークを適用することで、既存の単一アンシラのSEC設計と比較して、論理的なパフォーマンスが最大で1桁改善されていることが分かりました。 また、これらのツールを使用して、非インターリーブSECが総コードに対して12ドル(約1万2000円)の回路距離を達成できないことを証明する。

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