論文の概要: Plaquette: A hardware-aware design platform for fault-tolerant quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.08767v1
- Date: Thu, 09 Jul 2026 17:59:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-10 14:45:27.630268
- Title: Plaquette: A hardware-aware design platform for fault-tolerant quantum computers
- Title（参考訳）: Plaquette:フォールトトレラント量子コンピュータのためのハードウェア対応設計プラットフォーム
- Abstract要約: Plaquetteは、フォールトトレラントアーキテクチャの論理的性能を計算する理論的フレームワークとソフトウェアスイートである。
我々は、超伝導量子ビットの漏れ、中性原子の中間状態散乱、閉じ込められたイオンの加熱の3つの誤差モデルに関するフレームワークを実証した。
Platteは、デバイスのオープンシステム物理学から、その上に構築されたFTQCの論理的性能への直接的なパスを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4276708649995484
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Hardware teams building fault-tolerant quantum computers (FTQCs) must decide which imperfections to suppress, and that decision requires the logical performance of the architecture under the device's actual noise. Hardware noise often departs from the stochastic Pauli models used by scalable stabilizer simulators: superconducting transmons leak out of the computational subspace, neutral atoms scatter through intermediate states, trapped ions heat as their motional modes absorb phonons, and miscalibrated controls over-rotate coherently. We present Plaquette, a theoretical framework and software suite that computes the logical performance of fault-tolerant architectures directly from the physics of such imperfections. In Plaquette, a hardware error model is specified once, as Kraus operators, Hamiltonian-Lindblad dynamics, or an experimentally reconstructed quantum channel, and is compiled automatically into the exact or approximate representation required by each of four sampler classes: stabilizer sampling for Pauli noise, the new XPauli sampler for leakage and environment sectors, near-Clifford samplers for coherent errors, and full-state simulation for exact reference calculations. We validate the XPauli and near-Clifford samplers against full-state simulation, which they can match within statistical uncertainty while Pauli twirling can fall short depending on the error model. We demonstrate the framework on three error models: leakage in superconducting qubits, intermediate-state scattering in neutral atoms, and heating in trapped ions. The size of the discrepancy between Plaquette and Clifford-only simulations varies with platform and noise process, so reliable thresholds, error budgets, and overhead estimates require the most accurate simulation available. Plaquette provides a direct path from the open-system physics of a device to the logical performance of the FTQC built on it.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピュータ(FTQC)を構築するハードウェアチームは、どの欠陥を抑えるかを決めなければならない。
ハードウェアノイズは、スケーラブルなスタビライザーシミュレーターで使用される確率論的パウリモデルからしばしば逸脱する: 超伝導トランスモンが計算部分空間から漏れ、中間状態を通して中性原子が散乱し、運動モードがフォノンを吸収するときにイオン熱が閉じ込められ、過度に回転する制御が誤校正される。
このような不完全性の物理からフォールトトレラントアーキテクチャの論理的性能を直接計算する理論的フレームワークとソフトウェアスイートであるPlaquetteを提案する。
プラケットでは、ハードウェアエラーモデルがクラウス演算子、ハミルトニアン・リンドブラッド力学、または実験的に再構成された量子チャネルとして一度指定され、パウリノイズの安定化サンプリング、リークおよび環境セクターのための新しいXPauliサンプルラー、コヒーレントエラーのためのニアクリフォードサンプルラー、正確な参照計算のためのフルステートシミュレーションの4つのサンプリングクラスで要求される正確なあるいは近似表現に自動的にコンパイルされる。
我々は, XPauli と近クリフォードサンプリング器を実状態シミュレーションに対して検証し, 統計的不確実性の範囲内で一致させることができる一方で, Pauli twirling は誤差モデルにより短くなる。
我々は、超伝導量子ビットの漏れ、中性原子の中間状態散乱、閉じ込められたイオンの加熱の3つの誤差モデルに関するフレームワークを実証した。
Plaquette と Clifford のみのシミュレーションの差の大きさは、プラットフォームとノイズプロセスによって異なるため、信頼性の高いしきい値、エラー予算、オーバーヘッド推定には最も正確なシミュレーションが必要である。
Plaquetteは、デバイスのオープンシステム物理学から、その上に構築されたFTQCの論理性能への直接的なパスを提供する。
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