論文の概要: Design rules for fault-tolerant multi-gate teleportation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.01342v1
• Date: Wed, 01 Jul 2026 18:00:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-03 19:45:08.548469
• Title: Design rules for fault-tolerant multi-gate teleportation
• Title（参考訳）: 耐故障性多ゲートテレポーテーションの設計規則
• Abstract要約: MGT(Multi-gate Teleportation)は、1ビットのファンアウト量子回路を介して1ビットに$n$のリモートゲートをパッケージする。 我々は, 耐故障性パケットサイズ, $nmaxtextcorr(d) = lceil d/2 rceil$ の設計規則を導出した。 本稿では,パケット回路のノイズモデルから構築した標準MWPMデコーダが,相関誤差を自然に補正することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Multi-gate teleportation (MGT) packages $n$ remote gates into a single ebit via a 1-ebit fan-out quantum circuit, saving $n{-}1$ entangled pairs relative to sequential gate teleportation. The cost is a correlated failure mode: a single network fault propagates through the fan-out tree, injecting a weight-$n$ Pauli error. We derive a design rule for fault-tolerant packet sizes, $\nmax^{\text{corr}}(d) = \lceil d/2 \rceil$ for rotated surface codes of distance~$d$ with a correlation-aware decoder ($\nmax^{\text{naive}} = \lfloor d/2 \rfloor$ without), bounding how many gates can be packaged whilst preserving fault tolerance. Simulation with PyMatching shows that the standard MWPM decoder built from the packet circuit's noise model naturally corrects the correlated error: at network-to-local noise ratios $γ= \pnet/\pgate$ up to $100$, the packet matches or surpasses the per-link sequential LER at moderate-to-high $γ$, with the advantage growing with both $γ$ and $d$, whilst reducing the entanglement cost from $n$ ebits to~$1$. Packetisation wins when the network is the bottleneck ($γ\gg 1$); at $γ\approx 1$ the $n{-}1$ extra local fan-out gates offset the network savings. No custom decoder is required: the circuit-level noise model already encodes the correlation. These results enable noise-aware distributed circuit compilers to favour fan-out packetisation without sacrificing fault tolerance.
• Abstract（参考訳）: MGT(Multi-gate Teleportation)は、1ビットのファンアウト量子回路を介して1ビットに$n$のリモートゲートをパッケージし、シーケンシャルゲートテレポーテーションに対して$n{-}1$の絡み合ったペアを節約する。 1つのネットワーク障害がファンアウトツリーを伝播し、重み-n$Pauliエラーを注入する。 フォールトトレラントなパケットサイズに対して,$\nmax^{\text{corr}}(d) = \lceil d/2 \rceil$ for rotationd surface codes of distance~$d$ with a correlation-aware decoder ($\nmax^{\text{naive}} = \lfloor d/2 \rfloor$ without。 PyMatchingによるシミュレーションは、パケット回路のノイズモデルから構築された標準のMWPMデコーダが、相関エラーを自然に補正していることを示している: ネットワークからローカルまでのノイズ比$γ= \pnet/\pgate$ 最大100ドルまで、パケットは、中間から高の$γ$でリンクごとのシーケンシャルLERと一致し、その利点は、$γ$と$d$の両方で増大する一方で、絡み合いコストを$n$ ebitsから$1$に下げる。 ネットワークがボトルネック(γ\gg 1$);$γ\approx 1$ the $n{-}1$ extra local fan-out gates offset the network saves。 回路レベルのノイズモデルがすでに相関を符号化しているため、カスタムデコーダは不要である。 これらの結果により、ノイズ対応分散回路コンパイラは、耐故障性を犠牲にすることなく、ファンアウトパケット化を好むことができる。

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