論文の概要: Simulating Quantum Error Correction beyond Pauli Stochastic Errors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.18457v1
- Date: Thu, 19 Mar 2026 03:39:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-20 17:19:05.942356
- Title: Simulating Quantum Error Correction beyond Pauli Stochastic Errors
- Title（参考訳）: パウリ確率誤差を超える量子誤差補正のシミュレーション
- Authors: Jordan Hines, Corey Ostrove, Kenneth Rudinger, Stefan Seritan, Kevin Young, Robin Blume-Kohout, Timothy Proctor,
- Abstract要約: 我々は,コヒーレントおよび非パウリ誤差が量子コンピューティングに与える影響を,正確かつ効率的にモデル化する方法を示す。
解析により,コヒーレントエラーは耐故障閾値をシフトし,マジックステート栽培の時空間コストを増大させ,マルコフの誤差に比べて論理誤差率を桁違いに向上させることができることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9772267314090435
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum error correction (QEC), the lynchpin of fault-tolerant quantum computing (FTQC), is designed and validated against well-behaved Pauli stochastic error models. But in real-world deployment, QEC protocols encounter a vast array of other errors -- coherent and non-Pauli errors -- whose impacts on quantum circuits are vastly different than those of stochastic Pauli errors. The impacts of these errors on QEC and FTQC protocols have been largely unpredictable to date due to exponential classical simulation cost. Here, we show how to accurately and efficiently model the effects of coherent and non-Pauli errors on FTQC, and we study the effects of such errors on syndrome extraction for surface and bivariate bicycle codes, and on magic state cultivation. Our analysis suggests that coherent error can shift fault-tolerance thresholds, increase the space-time cost of magic state cultivation, and can increase logical error rates by an order of magnitude compared to equivalent stochastic errors. These analyses are enabled by a new technique for mapping any Markovian circuit-level error model with sufficiently small error rates onto a detector error model (DEM) for an FTQC circuit. The resulting DEM enables Monte Carlo estimation of logical error rates and noise-adapted decoding, and its parameters can be analytically related to the underlying physical noise parameters to enable approximate strong simulation.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピューティング(FTQC)のリンチピンである量子エラー補正(QEC)は、よく知られたパウリ確率誤差モデルに対して設計され、検証される。
しかし、実世界の展開では、QECプロトコルはコヒーレントで非パウリのエラーなど、他の多くのエラーに遭遇し、量子回路への影響は確率的なパウリのエラーと大きく異なる。
これらのエラーがQECおよびFTQCプロトコルに与える影響は、指数関数的な古典的シミュレーションコストのために、これまで予測できなかった。
本稿では,コヒーレントおよび非パウリの誤りがFTQCに与える影響を正確に,かつ効率的にモデル化する方法を示し,このような誤りが自転車表面および二変量符号のシンドローム抽出,およびマジックステート培養に与える影響について検討する。
解析により,コヒーレントエラーはフォールトトレランス閾値をシフトし,マジックステート栽培の時空間コストを増大させ,等価確率誤差に比べて論理誤差率を桁違いに向上させることができることが示唆された。
これらの分析は、FTQC回路の検出誤差モデル(DEM)に十分な誤差率のマルコフ回路レベルの誤差モデルをマッピングする新しい手法によって実現されている。
結果のDEMによりモンテカルロは論理誤差率と雑音適応復号を推定でき、そのパラメータは基礎となる物理ノイズパラメータと解析的に関連し、近似的な強いシミュレーションを可能にすることができる。
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