論文の概要: Adaptive Deformation of Color Code in Square Lattices with Defects

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.05874v1
• Date: Tue, 07 Apr 2026 13:33:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-08 17:42:09.859186
• Title: Adaptive Deformation of Color Code in Square Lattices with Defects
• Title（参考訳）: 欠陥のある正方形格子におけるカラーコードの適応的変形
• Authors: Tian-Hao Wei, Jia-Xuan Zhang, Jia-Ning Li, Wei-Cheng Kong, Yu-Chun Wu, Guo-Ping Guo,
• Abstract要約: 量子誤り訂正は、フォールトトレラント量子コンピューティングにとって重要な技術である。 超伝導プラットフォームでは、大規模量子プロセッサのハードウェア欠陥がトポロジカルコードの正規格子構造を乱す可能性がある。 任意の安定化器符号におけるデータキュービット欠陥に適用可能な普遍的超安定化器方式を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.463343477425454
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error correction is a crucial technology for fault tolerant quantum computing. On superconducting platforms, hardware defects in large scale quantum processors can disrupt the regular lattice structure of topological codes and impair their error correction capabilities. Although defect adaptive methods for surface codes have been extensively studied, other topological codes such as color codes still lack a systematic framework for handling defects. To address this issue, we propose a universal superstabilizer scheme applicable to data qubit defects in arbitrary stabilizer codes. Based on this scheme, we develop concrete repair methods for isolated defects of both internal data qubits and ancilla qubits in color codes defined on square lattices. Furthermore, for ancilla qubit defects, we present two optimization schemes. One scheme reuses neighboring ancilla qubits, and the other employs iSWAP gates. Unlike conventional approaches that directly disable neighboring data qubits and thus cause resource waste, both of our schemes avoid such waste and consequently achieve a lower logical error rate.Integrating the above techniques, we construct a comprehensive defect adaptive architecture for color codes to handle various defect clusters. We also show that our scheme supports a full transversal Clifford gate set and lattice surgery operations. These results provide a systematic theoretical pathway for deploying robust and low overhead color codes on defective quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正は、フォールトトレラント量子コンピューティングにとって重要な技術である。 超伝導プラットフォームでは、大規模量子プロセッサのハードウェア欠陥がトポロジカルコードの正規格子構造を破壊し、エラー訂正能力を損なう可能性がある。 表面符号に対する欠陥適応法は広く研究されているが、カラー符号のような他の位相符号は、欠陥を扱うための体系的な枠組みを欠いている。 この問題に対処するために、任意の安定化器符号におけるデータキュービット欠陥に適用可能な普遍的な超安定化器方式を提案する。 本手法により,正方形格子上に定義されたカラーコードにおける内部データキュービットとアンシラキュービットの分離された欠陥に対する具体的な補修法を開発した。 さらに、アシラ量子ビット欠陥に対して、2つの最適化スキームを提案する。 1つのスキームは隣接するアンシラ量子ビットを再利用し、もう1つはiSWAPゲートを使用する。 隣接するデータキュービットを直接無効にし,リソースの無駄を発生させる従来の手法とは異なり,これらの手法はいずれもそのような無駄を回避し,論理的エラー率を低くする。 また,本手法は全横方向のクリフォードゲートセットと格子手術操作をサポートすることを示す。 これらの結果は、欠陥量子ハードウェア上にロバストで低オーバーヘッドなカラーコードを展開するための体系的な理論的経路を提供する。

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