論文の概要: A Denser Planar Surface Code

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.30455v1
• Date: Thu, 28 May 2026 18:27:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-01 20:56:50.170101
• Title: A Denser Planar Surface Code
• Title（参考訳）: デンザー平面表面コード
• Authors: Guang Hao Low, William J. Huggins, Dominic W. Berry, Tanuj Khattar, Alec F. White, Nicholas C. Rubin, Ryan Babbush,
• Abstract要約: 通常の2ドルのヘックスグリッド上に実装可能な量子符号を、回転した表面コードパッチの最大4.5倍のエンコーディングレートで提示する。 我々は,高密度に充填された論理量子ビット上での計算のための空間効率のよいアーキテクチャを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7669816560862509
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a quantum code implementable on a regular $2$D hex grid with an estimated encoding rate up to $4.5\times$ of that of a rotated surface code patch using circuit-level noise in a one- and two-qubit $10^{-3}$ error uniform depolarizing model. Our approach is based on yoking a dense packing of surface code twist defects, enabled by new stabilizer measurement cycles with an optimal four layers of nearest-neighbor two-qubit gates, almost no distance-reducing hook errors, and efficient decoding. We demonstrate a space-efficient architecture for computing on densely packed logical qubits, including new padding-free lattice surgery protocols in an optimal bounding box of $2d^2$ data and measurement qubits per patch. Assuming a $1μ$s surface code cycle time and a $10μ$s reaction time, these developments enable chemically accurate ground state phase estimation of a broad class of `utility-scale' electronic structure simulation problems such as the $108$ spin-orbital FeMoco-based nitrogen fixation catalyst in under a month with $89$k noisy superconducting qubits. We elucidate a Pareto frontier of space-time trade-offs and find a minimum physical quantum volume of $1.3$ mega-qubit-hours. These correspond to a $36\times$ space and $6.6\times$ spacetime improvement, respectively, over our previous state-of-the-art minimum-Toffoli resource estimates (Phys. Rev. X 15, 041016).
• Abstract（参考訳）: 回路レベルのノイズを1-および2-qubit 10^{-3}$エラー均一偏極モデルで使用して、最大4.5\times$の符号化率で正規の2ドルDヘックスグリッド上に実装可能な量子コードを示す。 提案手法は, 近接する2量子ビットゲートの4層を最適に配置し, 距離を減少させるフックエラーがほとんどなく, 効率的な復号化を施した新しい安定化器測定サイクルにより, 表面コードツイスト欠陥の密集包装をヨーキングすることに基づいている。 我々は,2d^2$のデータと1パッチあたりの測定量子ビットの最適バウンディングボックスに,新しいパディングフリーな格子手術プロトコルを含む,高密度な論理量子ビット上での計算のための空間効率のよいアーキテクチャを実証する。 1μ$s表面のコードサイクル時間と10μ$s反応時間と仮定すると、これらの開発により、80ドルスピン軌道FeMoco系窒素固定触媒など、幅広い種類の「実用規模」電子構造シミュレーション問題の化学的に正確な基底状態位相推定が可能になる。 時空トレードオフのパレートフロンティアを解明し、最小物理量子体積が1.3$メガキュービット時間であることを示す。 これらは、これまでの最先端の最小Toffoli資源推定値(Phys. Rev. X 15, 041016)に対して、それぞれ36\times$スペースと6.6\times$時の改善に対応する。

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