論文の概要: Fault-tolerant distributed quantum computing with a single nucleus per node
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.24907v2
- Date: Wed, 29 Jul 2026 06:48:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-30 14:21:10.717668
- Title: Fault-tolerant distributed quantum computing with a single nucleus per node
- Title（参考訳）: 1ノードに1つの核を持つフォールトトレラント分散量子コンピューティング
- Abstract要約: ノード間通信は低コヒーレンス通信キュービットと欠陥フォトニクスに依存しているのに対し、インノードゲートと測定は安価で高忠実である。
以前のアプローチでは、各ノードにいくつかの高品質なデータキュービットを配置し、ベル対とGHZ状態蒸留のためにそれらを消費することでノイズの多いリンクを克服した。
ここでは蒸留を完全に回避できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.10575718385375
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Distributed quantum computing interconnects small, high-quality nodes through optical links, but this architecture carries a pronounced asymmetry: in-node gates and measurements are cheap and high-fidelity, whereas inter-node communication relies on a low-coherence communication qubit and faulty photonics. Previous approaches overcame the noisy link by placing several high-quality data qubits in each node and consuming them for Bell pair and GHZ state distillation. Here we show that distillation can be avoided altogether. The key observation is that we can engineer a communication error bias, where photonic Bell pairs suffer frequent phase errors but only rare bit-flip errors. We design the syndrome-extraction circuits so that this phase noise appears solely as a measurement error that does not propagate to the data qubits, and is therefore suppressed by simply repeating the measurement; letting the error-correcting code itself, rather than a dedicated distillation subroutine, to purify the link. This dramatically reduces the need for ancillary nuclei: Floquet codes require only a single data qubit per node, while general stabilizer codes require just one additional ancilla. We demonstrate high error-correction thresholds throughout this regime, and we identify lattice surgery as inherently robust for this setting, enabling logical operations at a threshold close to that of quantum memory. As a result, the performance of the quantum computer is limited by the high-quality data qubits, while the requirements on photon indistinguishability and coherence of the communication qubit are substantially relaxed.
- Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティングは光リンクを介して小さな高品質なノードを相互接続するが、このアーキテクチャは顕著な非対称性を持つ: ノード内ゲートと測定は安価で高忠実であるのに対して、ノード間通信は低コヒーレンス通信キュービットと欠陥フォトニクスに依存している。
以前のアプローチでは、各ノードにいくつかの高品質なデータキュービットを配置し、ベル対とGHZ状態蒸留のためにそれらを消費することでノイズの多いリンクを克服した。
ここでは蒸留を完全に回避できることを示す。
ここでは、フォトニックベルペアが頻繁に位相誤差を負うが、ビットフリップエラーは稀である。
我々は,この位相ノイズがデータキュービットに伝播しない測定誤差としてのみ現れるように,シンドローム抽出回路を設計する。
フロケット符号はノードごとに1つのデータキュービットしか必要とせず、一般的な安定化器符号は1つの追加のアンシラしか必要としない。
我々は,この状態全体にわたって高い誤差補正しきい値を示し,格子手術を本質的にこの設定に対して堅牢であり,量子メモリに近いしきい値での論理演算を可能にする。
その結果、量子コンピュータの性能は高品質なデータキュービットによって制限され、通信キュービットの光子区別性やコヒーレンスに対する要求は実質的に緩和される。
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