論文の概要: LUCI on IBM Hardware: Error Suppression with Almost Half Syndrome Density
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.01887v1
- Date: Thu, 02 Jul 2026 08:38:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-03 19:45:08.747915
- Title: LUCI on IBM Hardware: Error Suppression with Almost Half Syndrome Density
- Title（参考訳）: LUCI on IBM Hardware: Error Suppression with almost half Syndrome Density
- Abstract要約: 長寿命論理量子ビットはフォールトトレラント量子計算に不可欠である。
従来のエラー訂正プロトコルは特定のシンドローム回路の実行に依存している。
LUCIフレームワーク内のフレキシブル回路は、分離されたコンポーネントや壊れたコンポーネントの存在下で、時空距離を維持することができることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2547224747420167
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Long-lived logical qubits are essential for fault-tolerant quantum computation. However, the practical performance of traditional error correction protocols relies on performing specific syndrome circuits, causing vulnerability to hardware defects and imposing rigid connectivity constraints. Recent theoretical findings have proposed that flexible subroutine circuits within the LUCI framework can maintain space-time distance in the presence of isolated or broken components, albeit at the expense of temporal distance. However, these approaches have solely targeted defect avoidance and have not yet been demonstrated to suppress errors with reduced temporal distances on physical hardware. In this work, we propose a reset-free scenario for the LUCI framework and experimentally benchmark it on IBM quantum hardware. By asymmetrically scaling the $X$ or $Z$ distance, we compare our reset-free approach against the standard surface code and successfully demonstrate error suppression ratios for targeted logical Pauli errors. Remarkably, despite a nearly halved syndrome density in time, which requires two subroutine rounds for full syndrome extraction, the LUCI framework remains competitive with the rotated surface code implementation. In the LUCI framework, we observe error suppression of $1.75(10)$ for logical $X$ errors and $1.93(12)$ for logical $Z$ errors, whereas the standard approach yields $ 1.58(13)$ and $2.44(7)$, respectively. These results demonstrate that dynamic codes outperform standard methods by avoiding highly noisy components, even without physical defects, while preserving logical boundaries. Our findings challenge the conventional dependency on static fault-tolerant architectures by verifying the feasibility and efficacy of the LUCI framework on physical hardware and pave the way for hybrid, hardware-compatible code designs in quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 長寿命論理量子ビットはフォールトトレラント量子計算に不可欠である。
しかし、従来のエラー訂正プロトコルの実践的な性能は、特定のシンドローム回路の実行に依存しており、ハードウェアの欠陥に脆弱性を生じさせ、厳密な接続制約を課す。
近年、LUCIフレームワーク内のフレキシブルサブルーチン回路は、時間的距離を犠牲にすることなく、分離されたまたは壊れたコンポーネントの存在下で時空間距離を維持することができることが理論的に示唆されている。
しかし、これらの手法は単に欠陥回避を目標としており、物理ハードウェア上で時間的距離を減らした誤りを抑えることはまだ実証されていない。
本稿では,LUCIフレームワークのリセットフリーシナリオを提案し,それをIBM量子ハードウェア上で実験的にベンチマークする。
非対称に$X$または$Z$距離をスケーリングすることにより、標準表面コードに対してリセットのないアプローチを比較し、ターゲットとなる論理的パウリ誤差に対するエラー抑制比をうまく示す。
注目すべきは、フルシンドローム抽出のための2つのサブルーチンラウンドを必要とする、ほぼ半減期のシンドローム密度にもかかわらず、LUCIフレームワークは、回転した表面コードの実装と競合するままである。
LUCIフレームワークでは、論理的な$X$エラーが$1.75(10)$、論理的な$Z$エラーが$1.93(12)$、標準的アプローチが$1.58(13)$と$2.44(7)$の誤差抑制を観測する。
これらの結果は、論理的境界を保ちながら、物理的欠陥がなくても、非常にノイズの多いコンポーネントを避けることで、動的符号が標準手法より優れていることを示している。
本研究は,物理ハードウェアにおけるLUCIフレームワークの有効性と有効性を検証し,量子コンピューティングにおけるハードウェア互換のハイブリッド設計への道を開くことによって,静的フォールトトレラントアーキテクチャへの従来の依存を克服するものである。
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