論文の概要: Untangling QLDPC Codes with Biased Noise Ancilla

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.30592v1
• Date: Mon, 29 Jun 2026 17:34:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-30 18:07:16.36358
• Title: Untangling QLDPC Codes with Biased Noise Ancilla
• Title（参考訳）: 雑音アンシラを用いたQLDPC符号のアンタングリング
• Abstract要約: アンシラ量子ビットから複数のデータ量子ビットへの誤差を拡散しない低深さシンドローム抽出回路を設計することは困難である。 本稿では,これらのフックやループをバイアスノイズアンシラを用いて回避するためのハードウェア・アウェア・アプローチについて検討する。 これにより、回路ノイズが10〜3$のときの論理誤差率がほぼ1桁改善される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Remarkable technical progress has made high-rate, high-distance, quantum low-density parity-check codes (QLDPC) promising candidates for scalable quantum computing. However, it is hard to design low-depth syndrome extraction circuits that do not spread errors from ancilla qubits to multiple data qubits, also known as hook errors, for general QLDPC codes. Additionally, widely used decoders for these codes based on belief propagation are impaired due to short loops in the Tanner graph. Here, we investigate a hardware-aware approach to avoid these hooks and loops using biased noise ancillas. Using examples of bicycle bivariate codes and a cyclic hypergraph product code, which have been widely considered for practical application, we show that the effective fault-distance of the conventional syndrome extraction circuit can be significantly higher and the number of short loops can be significantly lower when the ancillas are subject to phase-flip errors only, compared to when they are also subject to bit-flip errors. This can result in almost an order of magnitude improvement in the logical error rate at circuit noise of $2\times 10^{-3}$ and when bit-flip errors in the ancilla are 50 times less likely than phase-flip errors. Our work demonstrates a significant and practical quantum error correction advantage with biased noise qubits in which full-bias cannot be maintained.
• Abstract（参考訳）: 注目すべき技術的進歩は、スケーラブルな量子コンピューティングの候補を約束する高レート、高密度、量子低密度パリティチェックコード(QLDPC)を作った。 しかし、一般的なQLDPC符号に対して、アンシラ量子ビットから複数のデータ量子ビット(フック誤りとしても知られる)にエラーを拡散しない低深さシンドローム抽出回路を設計することは困難である。 さらに、信仰伝播に基づくこれらの符号に対する広く使われているデコーダは、タナーグラフの短いループのために障害を受ける。 本稿では,これらのフックやループをバイアスノイズアンシラを用いて回避するためのハードウェア・アウェア・アプローチについて検討する。 自転車用バイバリケートコードやサイクリックハイパーグラフ製品コードの例を用いて,従来の症候群抽出回路の有効故障距離が有意に高くなり,アシラが位相-フリップ誤差のみを受ける場合,ビット-フリップ誤差を受ける場合と比較してショートループの数が有意に小さくなることを示す。 これにより、回路ノイズの2ドル10^{-3}$の論理誤差率がほぼ1桁改善され、アシラのビットフリップ誤差が位相フリップ誤差の50倍の確率で減少する。 我々の研究は、完全バイアスを維持できないバイアスノイズ量子ビットによる有意義で実用的な量子誤差補正の利点を示す。

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