論文の概要: Quasilinear Equivalence Checking for Detector Error Models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.14677v1
- Date: Fri, 12 Jun 2026 17:42:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-15 16:00:43.019032
- Title: Quasilinear Equivalence Checking for Detector Error Models
- Title(参考訳): 検出誤差モデルに対する準線形等価チェック
- Abstract要約: 検出器エラーモデル(英: Detector Error Model, DEM)は、量子回路におけるエラー機構の構造化された表現である。
我々は、その関連する分類論的意味論を用いて、DEMの方程式理論を開発する。
我々は厳密な正当性を保証するDEM同値性に関する最初の静的決定手順を提供する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A Detector Error Model (DEM) is a structured representation of error mechanisms in quantum circuits, which has gained popularity in quantum compilation pipelines for its ability to capture fault-tolerance at a circuit level. It lists error mechanisms as instructions targeting detectors and observables, specifying for each physical fault channel the probability that the fault fires, the detectors it triggers, and the observables it flips. In this paper, we develop an equational theory for DEMs, with its associated categorical semantics. We present a sound, terminating, confluent rewriting system for DEM terms, formulating it as a symmetric monoidal theory (a PROP) over the Giry monad. We prove that every DEM term has a unique normal form, which can be computed efficiently in quasilinear time $O(k|E|\log|E|)$, where $|E|$ is the number of instructions and $k$ bounds the size of a target set. This provides a complete set of invariants (via Tanner graphs) for structural DEM equivalence. We provide the first static decision procedure for DEM equivalence, with rigorous correctness guarantees. It is complete (decides full decoder-equivalence exactly) for non-adaptive quantum error correction (QEC) pipelines, and scales to a sound and applicable decision procedure for partially-adaptive circuits (lattice surgery, distributed QEC, ...) without suffering exponential overhead. We discuss its application to the verification and optimisation of quantum compilers.
- Abstract(参考訳): ディテクタエラーモデル(英: Detector Error Model, DEM)は、量子回路におけるエラー機構の構造化表現であり、回路レベルでのフォールトトレランスを捉える能力によって、量子コンパイルパイプラインで人気を集めている。
エラーメカニズムを検知器と観測器を対象とする指示としてリストし、各物理故障経路に対して、故障が発火する確率、発火する検知器、反転する観測器を指定する。
本稿では、DEMに関する方程式理論を、関連する分類論的意味論を用いて開発する。
我々は、ジリーモナド上の対称モノイダル理論( PROP)として定式化して、DEM項に対する音、終端、収束的書き換えシステムを提案する。
すべてのDEM項が一意な正規形式を持つことを証明し、これは準線形時間$O(k|E|\log|E|)$で効率的に計算できる。
これは構造的DEM同値性に対する(タナーグラフによる)不変量の完全な集合を与える。
我々は厳密な正当性を保証するDEM同値性に関する最初の静的決定手順を提供する。
非適応的量子誤り訂正(QEC)パイプラインに対して完全(正確にはデコーダ等価性を決定する)であり、指数的オーバーヘッドに悩まされることなく、部分的に適応的な回路(格子手術、分散QEC、...)に対する音と適用可能な決定手順にスケールする。
量子コンパイラの検証と最適化への応用について論じる。
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