論文の概要: Accelerating A*-Based Algorithms for Decoding Quantum Low-Density Parity-Check Codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.10056v1
- Date: Wed, 09 Sep 2026 11:30:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-10 19:44:09.004964
- Title: Accelerating A*-Based Algorithms for Decoding Quantum Low-Density Parity-Check Codes
- Title（参考訳）: A*-based algorithms for Decoding Quantum Low-Density Parity-Check codes
- Abstract要約: 量子低密度パリティチェック(QLDPC)符号は、量子コンピューティングにおける誤り訂正のための有望なアプローチである。
最近提案されたTesseractデコーダは、最も起こりそうなエラーパターンを見つけることを保証するA*検索アルゴリズムを使用している。
復号効率を向上させるための2段階の復号化フレームワークを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.231222321291964
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum low-density parity-check (QLDPC) codes represent a promising approach for error correction in quantum computing. The recently proposed Tesseract decoder uses the A* search algorithm that guarantees finding the most likely error pattern. However, practical implementations of Tesseract often involve an extremely large graph, and the inherently sequential nature of the search results in high computational overhead and long runtime. To improve decoding efficiency, we propose a two-stage decoding framework. First, a belief propagation (BP) decoder efficiently processes the syndrome. This step generates hard decisions (a binary error vector) and soft information (per-qubit confidence levels). In non-convergent BP cases, a gating mechanism examines the BP decoder's output to identify and filter out qubits with oscillating confidence values. In these cases, the refined output serves as input to Tesseract, which then attempts to identify and correct any residual errors. This hybrid approach leverages the high speed of BP decoding and delegates the more challenging decoding instances to Tesseract. Numerical results demonstrate a substantial reduction in overall decoding complexity while maintaining the logical error rate (LER) of the stand-alone Tesseract. Across all tested physical error rates, the proposed method achieves at least 5x reduction in the number of expanded nodes in the Tesseract, with a peak reduction of nearly 15x at a physical error rate of p = 0.05 for the [[126, 12, d < 11]] T1 code, and approximately 8.8x at p = 0.05 for the [[72, 12, 6]] bicycle bivariate (BB) code.
- Abstract（参考訳）: 量子低密度パリティチェック(QLDPC)符号は、量子コンピューティングにおける誤り訂正のための有望なアプローチである。
最近提案されたTesseractデコーダは、最も起こりそうなエラーパターンを見つけることを保証するA*検索アルゴリズムを使用している。
しかし、テッセラクトの実践的な実装は、しばしば非常に大きなグラフを伴い、探索の本質的にシーケンシャルな性質は、高い計算オーバーヘッドと長い実行時間をもたらす。
復号化効率を向上させるために,二段復号化フレームワークを提案する。
第一に、信念伝播(BP)デコーダは、この症候群を効率的に処理する。
このステップはハード決定(バイナリエラーベクトル)とソフト情報(キュービット単位の信頼レベル)を生成する。
非収束BPの場合、ゲーティング機構はBPデコーダの出力を調べ、振動する信頼値で量子ビットを識別・フィルタリングする。
これらの場合、精製された出力はテッセラクトへの入力として機能し、残差を識別し修正しようとする。
このハイブリッドアプローチはBPデコーディングの高速を利用して、より困難なデコーディングインスタンスをTesseractに委譲する。
数値計算により, スタンドアロンテッセラクトの論理誤り率(LER)を維持しながら, 全体的な復号複雑性を著しく低減した。
提案手法は, 試験されたすべての物理誤差率に対して, テッセラクトにおける拡張ノード数の少なくとも5倍の減少を達成し, [[126, 12, d < 11]] T1符号のp = 0.05, [[72, 12, 6]]自転車用バイバリエート(BB)符号のp = 0.05のピーク値が約8.8倍になった。
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