論文の概要: Resource-adaptive distributed fault tolerance with very noisy Bell pairs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.03048v1
• Date: Wed, 02 Sep 2026 18:23:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-04 18:28:38.826335
• Title: Resource-adaptive distributed fault tolerance with very noisy Bell pairs
• Title（参考訳）: 非常にノイズの多いベル対を持つ資源適応型分散型耐故障性
• Abstract要約: この研究は、分散量子エラー補正(DQEC)と分散論理ゲートに焦点を当てている。 我々は, 耐故障性として知られるフレームワークをこの設定に拡張し, 付加ノイズを扱うための異なる戦略を導出する。 分離復号法を用いて行った絡み込み蒸留と比較して, 統合復号法は必要な蒸留コード距離を半減することを示した。 論理誤差率の正しいスケーリングを維持するためには,局所的な完全耐故障性が必ずしも必要ではないことに留意し,周辺状況に応じて回路を最適化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Distributed architectures have been proposed as a pathway to large-scale quantum computers. Combined with the need for fault-tolerance, such architectures require distributed quantum error correction (DQEC) and distributed logical gates. An important challenge is how to realize DQEC primitives in the setting where interaction between modules is restricted to shared Bell pairs that are significantly noisier than on-chip operations. We extend the framework known as fault tolerance by construction to this setting, deriving different strategies for handling the additional noise. Through fault-improvement we recover conventional entanglement distillation, and also find more dynamical protocols that enable space-time trade-offs. We show that integrated decoding halves the required distillation code distance compared to entanglement distillation implemented using separate decoding, thus requiring significantly fewer Bell pairs. As a main focus of the work, we synthesize efficient circuits for an important primitive in distributed fault tolerance: distributed stabilizer measurements. These circuits can be adapted to resource constraints, e.g. on the Bell pair generation rate or the space available for on-chip auxiliary qubits. Noting that full local fault-tolerance is not always needed to preserve the correct scaling of logical error rates, we further optimize the circuits depending on the surrounding context. We consider in particular the surface code and the color code, both as distributed memories and in the case of lattice surgery across separate modules. Here, robustness to certain hook and readout errors reduces the number of required Bell pairs even further, compared to the context-free setting. We numerically benchmark the resulting implementations under circuit level noise with additional interconnect noise.
• Abstract（参考訳）: 大規模量子コンピュータの経路として分散アーキテクチャが提案されている。 フォールトトレランスの必要性と相まって、このようなアーキテクチャは分散量子エラー補正(DQEC)と分散論理ゲートを必要とする。 重要な課題は、モジュール間の相互作用がオンチップ操作よりもはるかにノイズの多い共有ベルペアに制限される設定において、DQECプリミティブを実現する方法である。 我々は, 耐故障性として知られるフレームワークをこの設定に拡張し, 付加ノイズを扱うための異なる戦略を導出する。 故障改善を通じて従来の絡み合い蒸留を回収し、時空のトレードオフを可能にするよりダイナミックなプロトコルを見つける。 本研究では, 個別の復号法を用いて実施した絡み込み蒸留法と比較して, 統合復号法は所要の蒸留符号距離を半減させ, ベルペアを著しく少なくすることを示した。 本研究の主目的として,分散耐故障性の重要なプリミティブである分散安定化器測定のための効率的な回路を合成する。 これらの回路は、例えばベル対生成率やオンチップ補助量子ビットに利用可能な空間などのリソース制約に適応することができる。 論理誤差率の正しいスケーリングを維持するためには,局所的な完全耐故障性が必ずしも必要ではないことに留意し,周辺状況に応じて回路を最適化する。 特に,曲面符号とカラー符号は,分散メモリとして,また,異なるモジュール間の格子手術の場合にも考慮する。 ここでは、特定のフックや読み出しエラーに対するロバストさは、コンテキストのない設定に比べて、必要なベルペアの数をさらに減少させる。 我々は、回路レベルのノイズと追加の相互接続ノイズで結果の実装を数値的にベンチマークする。

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