論文の概要: High-rate qLDPC processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.28795v1
• Date: Thu, 30 Jul 2026 19:43:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-03 14:29:40.456643
• Title: High-rate qLDPC processors
• Title（参考訳）: 高速qLDPCプロセッサ
• Abstract要約: 我々は,非アーベル群に基づいて,符号化レート20%$とチェックウェイト9$のqLDPCプロセッサコード群を紹介する。 我々のデコーダは論理サイクル当たりのミリ秒以下の平均遅延と互換性があり、中性原子ハードウェア上でのリアルタイムデコードに十分である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.9793870820216486
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Despite significant progress on quantum low-density parity-check (qLDPC) codes, building qLDPC processors that are high-rate, high-throughput, hardware-friendly, and fast-to-decode remains a challenge. We introduce mitten codes, a family of qLDPC processor codes of encoding rate $20\%$ and check weight $9$, based on non-abelian groups. Their non-abelian structure evades distance bounds constraining abelian counterparts, allowing mitten codes to reach distance $18$ and beyond with just a few hundred data qubits. The logical operators of a mitten code are related by the group action, yielding a modular, low-overhead logical toolkit: full Clifford operations follow from bridging two reusable seed surgery gadgets or from a single fixed extractor. Furthermore, qLDPC processors based on mitten codes support high-rate surgery that executes many logical measurements in parallel, and parallel magic-state injection into all logical qubits at once. Under circuit-level noise, with our fast decoder, the $[\![300,60,14]\!]$ mitten code achieves, without extrapolation, a block logical error rate of ${\sim}10^{-11}$ per round at $0.1\%$ physical error rate (PER), while the $[\![ 975,195,\leq 24 ]\!]$ code reaches ${\sim}10^{-8}$ at $0.4\%$ PER. Decoding $15$ billion surgery experiments on the $[\![540,108,18]\!]$ code at $0.1\%$ PER, we observe only two logical failures, demonstrating a qLDPC processor capable of running ${\sim}10^{10}$ logical operations. Our decoder is compatible with sub-millisecond average latency per logical cycle, sufficient for real-time decoding on neutral atom hardware. Discovered by an end-to-end design pipeline built on sQetch, a distance estimator orders of magnitude faster than existing tools, and mapping efficiently onto near-term neutral atom and superconducting hardware, mitten codes open a practical path toward fault-tolerant quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 量子低密度パリティチェック(qLDPC)符号の大幅な進歩にもかかわらず、高レート、高スループット、ハードウェアフレンドリ、高速なデコードを備えたqLDPCプロセッサの構築は依然として課題である。 非アーベル群に基づく符号化レート20\%とチェックウェイト9$のqLDPCプロセッサコード群であるmitten codesを紹介する。 彼らの非アーベル構造は、アーベルとの距離制限を回避し、ミッテン符号はわずか数百のデータ量子ビットで18ドル以上の距離に到達できる。 ミッテン符号の論理演算子はグループアクションによって関連付けられ、モジュラーで低オーバーヘッドの論理ツールキットが生成される: 完全なクリフォード演算は、2つの再利用可能なシード手術ガジェットまたは1つの固定抽出器のブリッジから続く。 さらに、ミトン符号に基づくqLDPCプロセッサは、多くの論理測度を並列に実行する高速な手術をサポートし、全ての論理量子ビットに並列なマジック状態注入を行う。 回路レベルのノイズでは、高速デコーダで$[\! 300,60,14]\! ]$mittenコードは外挿なしで1ラウンドあたり${\sim}10^{-11}$のブロック論理エラー率を$0.1\%$物理エラー率(PER)で達成し、$[\! 975,195,\leq 24 ]\! コードは${\sim}10^{-8}$=0.4\%$ PERに到達します。 15億ドルの手術実験を、$[\! 540,108,18]\! 例えば、qLDPCプロセッサが${\sim}10^{10}$論理演算を実行可能であることを示す。 我々のデコーダは論理サイクル当たりのミリ秒以下の平均遅延と互換性があり、中性原子ハードウェア上でのリアルタイムデコードに十分である。 sQetch上に構築されたエンドツーエンドの設計パイプラインにより、既存のツールよりも桁違いに高速な距離推定器が発見され、短期的な中性原子と超伝導ハードウェアに効率的にマッピングされ、ミステン符号はフォールトトレラント量子計算への実践的な道を開く。

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