論文の概要: SCOPE: A Syndrome-Driven Control Plane for QEC-Enabled Quantum Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.08873v1
- Date: Sun, 07 Jun 2026 23:00:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-09 14:42:06.498566
- Title: SCOPE: A Syndrome-Driven Control Plane for QEC-Enabled Quantum Networks
- Title(参考訳): SCOPE:QEC対応量子ネットワークのためのシンドローム駆動制御プレーン
- Authors: Xiaojie Fan, Zian Wang, Ashutosh Tiwari, Himanshu Gupta,
- Abstract要約: 純受動テレメトリを用いた共同ルーティングと符号化最適化を実現するネットワーク層アーキテクチャSCOPEを提案する。
SCOPEは、標準EMベースラインに対する推定誤差を60%以上削減する。
大規模ネットワークでは、この精度はトポロジーを意識したベースラインに対して論理誤差率を30~35%(最大65%)削減する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 7.746657732894142
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: As quantum networks evolve from experimental testbeds to fault-tolerant systems, the primary performance metric shifts from physical link fidelity to end-to-end logical error rate. However, current control planes remain ill-equipped for this transition: routing decisions are typically decoupled from Quantum Error Correction (QEC) strategies, relying on topology or scalar fidelity metrics that fail to predict how specific physical noise structures interact with logical codes. Optimizing this coupled route-and-code performance requires precise, real-time visibility into network error biases, yet traditional active tomography is operationally prohibitive due to throughput collapse and service interruption. We present SCOPE (Syndrome-based COntrol PlanE), a network-layer architecture that enables joint routing and coding optimization using purely passive telemetry. Instead of injecting probes, SCOPE harvests error syndromes -- the parity-check outcomes naturally generated by QEC decoders during user service. By aggregating these signals, SCOPE's inference engine reconstructs the network's time-varying error map, capturing complex, context-dependent noise correlations. This visibility drives a decision engine that proactively pushes optimal route-and-code configurations to source nodes. NetSquid and IBM-calibrated simulations show that SCOPE reduces estimation error by more than 60% relative to a standard EM baseline. In large-scale networks, this precision reduces logical error rates by 30-35% (up to 65%) against topology-aware baselines.
- Abstract(参考訳): 量子ネットワークが実験的なテストベッドからフォールトトレラントシステムへと進化するにつれて、主要な性能測定基準は物理リンクの忠実度からエンドツーエンドの論理誤差率にシフトする。
ルーティング決定は通常、量子エラー補正(Quantum Error Correction, QEC)戦略から切り離され、特定の物理ノイズ構造が論理コードとどのように相互作用するかを予測するのに失敗するトポロジやスカラー忠実度メトリクスに依存する。
この結合されたルート・アンド・コードのパフォーマンスを最適化するには、ネットワークエラーのバイアスを正確にリアルタイムに可視化する必要があるが、従来のアクティブトモグラフィーはスループットの低下とサービスの中断のために運用が禁止されている。
純受動テレメトリを用いた共同ルーティングと符号化最適化を実現するネットワーク層アーキテクチャであるSCOPE(Syndrome-based Control PlanE)を提案する。
SCOPEはプローブを注入する代わりに、エラーシンドローム(QECデコーダがユーザサービス中に自然に生成するパリティチェック結果)を抽出する。
これらの信号を集約することにより、SCOPEの推論エンジンはネットワークの時間変化エラーマップを再構成し、複雑なコンテキスト依存のノイズ相関をキャプチャする。
この可視性は、最適なルート・アンド・コード構成をソースノードに積極的にプッシュする決定エンジンを駆動する。
NetSquidとIBMの校正シミュレーションは、SCOPEが標準EMベースラインと比較して60%以上の推定誤差を削減していることを示している。
大規模ネットワークでは、この精度はトポロジーを意識したベースラインに対して論理誤差率を30~35%(最大65%)削減する。
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