論文の概要: Towards Ultra-High-Rate Quantum Error Correction with Reconfigurable Atom Arrays

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.16209v1
• Date: Fri, 17 Apr 2026 16:19:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-20 22:00:20.000017
• Title: Towards Ultra-High-Rate Quantum Error Correction with Reconfigurable Atom Arrays
• Title（参考訳）: 再構成可能な原子配列を用いた超高速量子誤差補正に向けて
• Authors: Chen Zhao, Casey Duckering, Andi Gu, Nishad Maskara, Hengyun Zhou,
• Abstract要約: 基底アフィン置換行列上の新しい構造条件により、エンコーディングレートが1/2$を超えると、中性原子配列の効率的な実装と互換性がある。 効率的なシンドローム抽出と原子再構成をサポートする超高レート量子符号のファミリーが共同設計されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.259838694706275
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error correction is widely believed to be essential for large-scale quantum computation, but the required qubit overhead remains a central challenge. Quantum low-density parity-check codes can substantially reduce this overhead through high-rate encodings, yet finite-size instances with practical logical error rates often achieve encoding rates only around or below $1/10$. Here, building on a recent ultra-high-rate construction by Kasai, we identify new structural conditions on the underlying affine permutation matrices that make encoding rates exceeding $1/2$ compatible with efficient implementation on reconfigurable neutral atom arrays. These conditions define a co-designed family of ultra-high-rate quantum codes that supports efficient syndrome extraction and atom rearrangement under realistic parallel control constraints. Using a hierarchical decoder with high accuracy and good throughput, we study the performance under a circuit-level noise model with $p=0.1\%$, achieving per-logical-per-round error rates of $1.3_{-0.9}^{+3.0} \times 10^{-13}$ with a $[[2304,1156,\leq 14]]$ code and $2.9_{-1.5}^{+3.1} \times 10^{-11}$ with a $[[1152,580,\leq 12]]$ code. These results approach the teraquop regime, highlighting the promise of this code family for practical ultra-high-rate quantum error correction.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正は大規模量子計算には不可欠であると広く信じられているが、必要な量子ビットオーバーヘッドは依然として中心的な課題である。 量子低密度パリティチェック符号は、高いレートのエンコーディングによって、このオーバーヘッドを大幅に削減することができるが、実用的な論理エラー率を持つ有限サイズのインスタンスは、符号化レートが1/10ドル以下である場合が多い。 ここでは, カサイによる最近の超高速度構造に基づいて, エンコーディングレートが1/2ドルを超えるアフィン置換行列上の新しい構造条件と, 再構成可能な中性原子配列の効率的な実装とを両立させる。 これらの条件は、現実的な並列制御制約の下で、効率的なシンドローム抽出と原子再構成をサポートする超高レート量子コードの共設計ファミリを定義する。 高い精度と高いスループットを持つ階層デコーダを用いて、回路レベルのノイズモデルにおいて、1.3_{-0.9}^{+3.0} \times 10^{-13}$$$[2304,1156,\leq 14]]$コードと2.9_{-1.5}^{+3.1} \times 10^{-11}$$$$$[1152,580,\leq 12]$コードで、論理単位のエラー率を1.3_{-0.9}^{+3.0} \times 10^{-13} \times 10^{-13}$とする。 これらの結果はテラクオプ状態に近づき、この符号系列の実用的超高レート量子誤り訂正への期待を浮き彫りにした。

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