論文の概要: Noise-Aware Synthesis of Quantum LDPC Encoder Circuits via Two-Sided Hamming Descent
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.04462v1
- Date: Sun, 05 Jul 2026 19:07:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-07 22:26:29.943264
- Title: Noise-Aware Synthesis of Quantum LDPC Encoder Circuits via Two-Sided Hamming Descent
- Title（参考訳）: 二次元ハミングダイオードを用いた量子LDPCエンコーダ回路のノイズ対応合成
- Authors: Aditya Sodhani, Keshab K. Parhi,
- Abstract要約: 回路再合成問題としてLDPCエンコーダを定式化する。
我々は、ターゲットハードウェア上で効率的にルーティングできる低コストの等価回路を求める。
本稿では,エンコーダ-行列再合成が,量子LDPC符号状態の生成に有効なコンパイラレベルツールであることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.519872646378835
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Quantum low-density parity-check (LDPC) codes are a promising route to fault-tolerant quantum computation, but their use requires efficient preparation of encoded states. Standard encoder constructions generate circuits through fixed algebraic procedures, yet the resulting circuit can contain substantial redundancy. We formulate LDPC encoder preparation as a circuit-resynthesis problem: given the linear-reversible matrix implemented by the encoder's CNOT block, we seek a lower-cost equivalent circuit that can be routed efficiently on the target hardware and which mitigates noise. We propose a novel optimization approach referred as two-sided Hamming descent and a noise-aware optimization pipeline for this task. Across several families of Calderbank-Shor-Steane (CSS) LDPC encoders, including Bivariate Bicycle, hypergraph-product, and entanglement-assisted codes, the proposed pipeline produces substantially smaller and shallower encoder circuits than the standard constructions and the synthesis baselines considered, cutting gate counts by 53.8% in aggregate across the benchmark and by up to 68% on the Bivariate Bicycle family. The gains remain visible after routing, where the two-qubit depth is reduced by up to 71% and translate into higher-fidelity state preparation under circuit-level noise. On the Bivariate Bicycle family, live-range scheduling further reduces routed preparation failure by up to 13.7% without adding two-qubit gates to the selected circuit. These results indicate that encoder-matrix resynthesis, combined with hardware-calibrated selection and scheduling, is an effective compiler-level tool for preparing quantum LDPC code states.
- Abstract（参考訳）: 量子低密度パリティチェック(LDPC)符号は、フォールトトレラント量子計算への有望な経路であるが、それらの使用には符号化された状態の効率的な準備が必要である。
標準的なエンコーダ構造は、固定された代数的手続きを通じて回路を生成するが、結果として得られる回路は相当な冗長性を含むことができる。
我々は、LDPCエンコーダの合成を回路再合成問題として定式化し、エンコーダのCNOTブロックによって実装された線形可逆行列を考えると、ターゲットハードウェア上で効率よくルーティングでき、ノイズを軽減できる安価な等価回路を求める。
本稿では,両面ハミング降下と呼ばれる新しい最適化手法と雑音対応最適化パイプラインを提案する。
Calderbank-Shor-Steane (CSS) LDPCエンコーダ (Bivariate Bicycle, hypergraph-product, and entanglement-assisted codes) を含むいくつかのファミリーで提案されたパイプラインは、標準構成と合成ベースラインを考慮し、ベンチマーク全体でゲート数を53.8%、Bivariate Bicycle familyで最大68%削減する。
2ビットの深さは最大71%減少し、回路レベルのノイズの下で高忠実度状態の準備に変換される。
Bivariate Bicycleファミリーでは、ライブレンジのスケジューリングにより、選択された回路に2キュービットのゲートを追加することなく、ルート化された準備失敗を最大13.7%削減する。
これらの結果から,エンコーダ-行列再合成とハードウェアキャリブレーションによる選択とスケジューリングは,量子LDPCコード状態の生成に有効なコンパイラレベルツールであることが示唆された。
関連論文リスト
- Optimizing Encoder Circuits of Entanglement-Assisted Quantum LDPC Codes via Beam Search [6.754749859345508]
Entment-assisted (EA) quantum QC-LDPC codes は、構造化パリティチェック行列による強い誤り訂正機能を提供する。
彼らの実用化は、効率的なエンコーダ回路と事前共有されたベルペア(ebits)の可用性に依存している。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-06-09T21:57:07Z) - Synthesis and Optimization of Encoding Circuits for Fault-Tolerant Quantum Computation [4.561664406615985]
任意の安定化器符号に対して効率的なエンコーダを合成する手法を開発した。
図形符号やホログラフィック符号のようなモジュラー構造を持つ族に対しては、最適化された局所構成エンコーダからいかに大きなエンコーダを組み立てるかを示す。
2ビットゲート数では最大43%,深さでは最大70%の改善が得られた。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-05-14T18:00:01Z) - Networked Realization of Quantum LDPC Codes [0.8594140167290097]
優れたパラメータを持つQLDPCコードは、低オーバーヘッドフォールトトレラント量子コンピューティングの候補である。
それらの非局所安定化器は長距離接続と頻繁な量子移動を必要とする。
より優れたQLDPC符号のネットワーク実装を提案し,検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-04-27T22:06:59Z) - Efficient Routing of Quantum LDPC Codes on Programmable 2D Toric Architectures [1.5531887595047786]
量子低密度パリティチェック符号は、表面符号よりも符号化率と符号距離が優れている。
長距離安定化器の測定は、接続性に制限のある現実的なハードウェアの実装に重大な課題をもたらす。
本稿では,これらの制約に対処するために,プログラマブルな通信ネットワークアーキテクチャを活用したハードウェア・ソフトウェア共同設計を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-04-20T18:14:28Z) - Decoding Correlated Errors in Quantum LDPC Codes [41.04211723135311]
本稿では,回路レベルの雑音下での量子LDPC符号における相関誤差の復号化フレームワークを提案する。
提案手法のコアは、相関検出誤差モデルを変更する干渉法(GARI)のグラフ拡張と再配線である。
FPGA実装の予備的な結果は、この高い精度をリアルタイムに達成でき、デコードインスタンスの99.99%において、平均デコードレイテンシは273 ns、サブマイクロ秒レイテンシは99.99%であることを示している。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-10-15T19:59:05Z) - Degeneracy Cutting: A Local and Efficient Post-Processing for Belief Propagation Decoding of Quantum Low-Density Parity-Check Codes [0.9558392439655014]
量子低密度パリティチェック(qLDPC)符号は、スケーラブルなフォールトトレラント量子計算を実現することを約束している。
qLDPC符号を復号化するための一般的なアプローチは、信念伝播デコーダ(BP)を使い、その後に復号化の精度を高めるための後処理ステップを用いることである。
リアルタイムデコーディングでは、処理後アルゴリズムは計算コストが小さく、並列実装を容易にするためにTannerグラフ上のローカル操作にのみ依存することが望ましい。
我々は,各安定化器の支持に制限された情報を操作するBPデコーダの効率的な後処理手法であるデジェネリアシーカット(DC)を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-10-09T18:01:30Z) - Fast correlated decoding of transversal logical algorithms [67.01652927671279]
大規模計算には量子エラー補正(QEC)が必要であるが、かなりのリソースオーバーヘッドが発生する。
近年の進歩により、論理ゲートからなるアルゴリズムにおいて論理キュービットを共同で復号化することにより、症候群抽出ラウンドの数を削減できることが示されている。
ここでは、回路を介して伝播する関連する論理演算子製品を直接復号することで、回路の復号化の問題を修正する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-05-19T18:00:00Z) - Efficient and Universal Neural-Network Decoder for Stabilizer-Based Quantum Error Correction [44.698141103370546]
GraphQECは、線形時間複雑性を持つ安定化器コードのグラフ構造を機械学習に活用した、コードに依存しないデコーダである。
我々の手法は、任意の安定化符号をまたいだリアルタイム量子誤り訂正のための最初の普遍解である。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-02-27T10:56:53Z) - Near-optimal decoding algorithm for color codes using Population Annealing [44.99833362998488]
回復操作を高い確率で行うデコーダを実装した。
異なる雑音モデルの下で4.8.8色符号格子上でのデコーダ性能について検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-06T18:17:42Z) - Neural Belief Propagation Decoding of Quantum LDPC Codes Using
Overcomplete Check Matrices [60.02503434201552]
元のチェック行列における行の線形結合から生成された冗長な行を持つチェック行列に基づいてQLDPC符号を復号する。
このアプローチは、非常に低い復号遅延の利点を付加して、復号性能を著しく向上させる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-20T13:41:27Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。