論文の概要: Real-time decoding of quantum error correction codes using high-performance computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.03948v1
- Date: Tue, 04 Aug 2026 17:12:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-05 15:30:23.298155
- Title: Real-time decoding of quantum error correction codes using high-performance computing
- Title（参考訳）: 高速計算を用いた量子誤り訂正符号のリアルタイム復号
- Abstract要約: スケーラブルなフォールトトレラント量子コンピュータを構築するには量子エラー補正(QEC)が不可欠である。
本稿では,高性能計算資源を用いた量子誤り訂正符号のリアルタイム復号化のためのアーキテクチャemphTHQLinkを提案する。
我々は、平均2.944ドルのラウンドトリップ遅延を報告し、追加のホップあたり130 nsのインクリメンタルオーバーヘッドを報告した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.272191986064648
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Quantum error correction (QEC) is indispensable for building scalable fault-tolerant quantum computers. Effective QEC demands stringent real-time decoding: the decoder must process syndrome measurements and determine corrections within a time scale--typically on the order of microseconds, to avoid data backlog. Scaling to large number of logical qubits further necessitates significant computational resources. In this work, we propose an architecture, called \emph{THQLink}, for real-time decoding of quantum error correction codes using high-performance computing (HPC) resources. The network connecting the HPC and the control system of quantum processing unit (QPU) is built on TH-Express and can be adapted to different quantum technologies and their associated control stacks. We report a round-trip latency of 2.944 $μ$s on average, with an incremental overhead of 130 ns per additional hop. Using a parallel window strategy, we demonstrate real-time decoding (1 $μ$s per QEC round) of the surface code up to distance 19 using a matching-based decoder on CPUs. Our work presents a scalable framework for real-time decoding in fault-tolerant quantum computing. It can be readily applied to quantum-centric supercomputers that feature tight integration between QPU and HPC resources, thereby enabling efficient support for hybrid quantum-classical algorithms and computation-intensive workloads offloaded from the QPU.
- Abstract（参考訳）: スケーラブルなフォールトトレラント量子コンピュータを構築するには量子エラー補正(QEC)が不可欠である。
デコーダはシンドロームの測定を処理し、データバックログを避けるために、典型的なマイクロ秒の順序で、タイムスケール内の修正を判断する必要があります。
多数の論理量子ビットへのスケーリングはさらに重要な計算資源を必要とする。
本研究では,ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)リソースを用いた量子誤り訂正符号のリアルタイム復号化のためのアーキテクチャであるemph{THQLink}を提案する。
HPCと量子処理ユニット(QPU)の制御系を接続するネットワークはTH-Express上に構築されており、異なる量子技術とその関連する制御スタックに適応することができる。
我々は、平均2.944$μ$sのラウンドトリップ遅延を報告し、追加ホップあたり130 nsのインクリメンタルオーバーヘッドを報告した。
並列ウィンドウ戦略を用いて、CPU上のマッチングベースのデコーダを用いて、表面コードから距離19までのリアルタイムデコード(QECラウンドあたり1$μ$s)を実演する。
本研究は,フォールトトレラント量子コンピューティングにおけるリアルタイムデコードのためのスケーラブルなフレームワークを提案する。
QPUとHPCリソースの密接な統合を特徴とする量子中心スーパーコンピュータに容易に適用でき、これにより、QPUからオフロードされたハイブリッド量子古典アルゴリズムと計算集約的なワークロードの効率的なサポートが可能になる。
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