論文の概要: X-Z Round Scheduling for the Surface Code with Defects under Biased Noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.05518v1
- Date: Thu, 06 Aug 2026 01:46:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-07 15:25:20.812173
- Title: X-Z Round Scheduling for the Surface Code with Defects under Biased Noise
- Title（参考訳）: バイアス雑音下における表面符号のX-Zラウンドスケジューリング
- Abstract要約: フォールトトレラント量子コンピューティングは、多くの物理量子ビットにまたがる論理量子ビットを符号化してエラーを検出し、修正する量子誤り訂正(QEC)符号に依存している。
固体量子プロセッサの製造はハードウェアの欠陥を導入し、欠陥のある量子ビットとカプラを破棄しなければならない。
バイアス雑音下でのラウンドスケジューリング比を最適$X$-to-Z$で検証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6832709987512862
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Fault-tolerant Quantum Computing (FTQC) relies on Quantum Error Correction (QEC) codes that encode logical qubits across many physical qubits to detect and correct errors. The surface code is among the most widely studied codes due to its high error threshold, the existence of efficient decoders, and hardware-friendly properties: a planar, two-dimensional layout with nearest-neighbor connectivity. In practice, however, the fabrication of solid-state quantum processors introduces hardware defects, resulting in defective qubits and couplers that must be discarded. Adapting the surface code to these defects often requires measuring the $X$- and $Z$-type checks in separate rounds rather than simultaneously. In this work, we investigate the optimal $X$-to-$Z$ checks round-scheduling ratio under biased noise systems. Our results characterize how key architectural parameters, such as noise bias, code distance, and defect rate, impact the logical error rate. We provide insights into how to determine the optimal scheduling ratio directly from device calibration data, enabling manufacturers to maximize performance without extensive simulations. Our approach reduces the logical error rate by up to $4.25\times$ at a $1\%$ defect rate and up to $8.46\times$ at a $2\%$ defect rate for a distance-$13$ surface code under moderately biased noise. Furthermore, we demonstrate that the benefits of round-scheduling extend beyond the defective-hardware setting. In biased-noise architectures subject to CNOT crosstalk, separating $X$ and $Z$ measurement rounds yields up to $4.5\times$ reduction in logical error rate.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピューティング(FTQC)は、多くの物理量子ビットにまたがる論理量子ビットを符号化して誤りを検出し、修正する量子誤り訂正(QEC)符号に依存する。
表面コードは、その高いエラーしきい値、効率的なデコーダの存在、ハードウェアフレンドリーな特性により、最も広く研究されているコードの一つである。
しかし実際には、固体量子プロセッサの製造はハードウェアの欠陥を導入し、欠陥のある量子ビットとカプラが破棄されなければならない。
これらの欠陥にサーフェスコードを適用するには、同時にではなく、別のラウンドで$X$-と$Z$-型のチェックを計測する必要があることが多い。
本研究では, バイアス雑音下でのラウンドスケジューリング率の最適値である$X$-to-Z$について検討する。
その結果、ノイズバイアス、コード距離、欠陥率といった重要なアーキテクチャパラメータが、論理的エラー率にどのように影響するかを特徴づけた。
デバイスキャリブレーションデータから直接最適なスケジューリング比率を決定する方法についての洞察を提供する。
我々の手法は、論理誤差率を最大4.25\times$を1\%の欠陥率で最大8.46\times$を2\%の欠陥率で下げる。
さらに、ラウンドスケジューリングの利点が欠陥ハードウェア設定を超えて拡張されていることを実証する。
CNOTクロストークのバイアスドノイズアーキテクチャでは、$X$と$Z$の測定ラウンドを分離すると、論理的エラー率の最大4.5\times$削減が得られる。
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