論文の概要: Towards Block-Level Fault-Tolerant Quantum Simulation on Small High-Rate Non-CSS Codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.16159v1
- Date: Mon, 14 Sep 2026 18:04:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-16 14:56:08.166706
- Title: Towards Block-Level Fault-Tolerant Quantum Simulation on Small High-Rate Non-CSS Codes
- Title（参考訳）: 高速非CSS符号におけるブロックレベルフォールトトレラント量子シミュレーションに向けて
- Abstract要約: 小型の高レート非CSS安定化符号は、符号化された量子計算のためのコンパクトなプラットフォームを提供する。
Mixed-Pauliチェックと制限されたネイティブ論理ゲートは、フォールトトレラントなダイナミクスを複雑にする。
ブロックレベルの構造は、論理ブロック全体を物理回路にマッピングすることで代替を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.274325784456262
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Small high-rate non-CSS stabilizer codes provide compact platforms for encoded quantum computation, but mixed-Pauli checks and limited native transversal logical gates complicate fault-tolerant dynamics. Block-level constructions offer an alternative by mapping an entire logical block to a physical circuit rather than compiling separately protected logical gates. We investigate this approach using the high-rate [[8,3,3]] non-CSS code and logical Trotter circuits as a testbed. We construct flagged syndrome-extraction circuits and establish a circuit-level memory pseudo-threshold near \(1.5\times10^{-3}\). We then apply our symplectic-transvection construction, which maps a logical Trotter circuit to a physical circuit with the same block pattern for any stabilizer code. Although this mapping preserves the intended unitary algebraically, encoded Trotter circuits exhibit asymmetry between logical-\(X\) and logical-\(Z\) failure channels. Single-fault analysis identifies the mechanism: a fault on the shared parity ancilla can propagate through the uncomputation network into an undetectable logical operator, reducing the effective circuit distance in the affected sector. We evaluate flag-conditioned recovery, biased-noise decoding, CliNR resource verification, flag postselection, and asymmetric gate-noise models. These methods suppress propagated faults but do not simultaneously suppress both logical sectors in the realistic configurations studied. A diagnostic protected limit removing the identified malignant first-order locations restores pseudo-threshold behavior in both sectors, approaching memory performance. These results demonstrate the potential of block-level logical constructions for non-CSS codes without rich native transversal gate sets and the joint protection of the parity network, analog rotation, and recovery required to preserve fault-tolerant distance.
- Abstract（参考訳）: 高速な非CSS安定化符号は、符号化された量子計算のためのコンパクトなプラットフォームを提供するが、混合パウリチェックと制限されたネイティブな論理ゲートはフォールトトレラントなダイナミクスを複雑にする。
ブロックレベルの構造は、論理ブロック全体を独立した保護された論理ゲートをコンパイルするのではなく、物理回路にマッピングすることで代替を提供する。
高速[[8,3,3]]非CSSコードと論理トロッター回路をテストベッドとして,本手法について検討する。
フラグ付きシンドローム抽出回路を構築し,回路レベルの擬似閾値を \(1.5\times10^{-3}\) 付近に設定する。
次に、このシンプレクティック・トランスベクション構成を適用し、任意の安定化符号に対して同じブロックパターンの物理回路に論理トロッター回路をマッピングする。
この写像は意図したユニタリ代数的に保存するが、符号化されたトロッター回路は論理-\(X\) と論理-\(Z\) の故障チャネルの間に非対称性を示す。
共有パリティアンシラの故障は、計算不能な論理演算子に伝播し、影響を受けるセクターの有効回路距離を減少させる。
フラグ条件付き回復、バイアスノイズ復号、CliNRリソース検証、フラグポストセレクション、非対称ゲートノイズモデルを評価した。
これらの手法は伝播断層を抑制するが、現実的な構成において両方の論理セクターを同時に抑制しない。
同定された悪性な一階位置を除去する診断保護限界は、両方のセクターで擬似閾値動作を復元し、メモリ性能に近づく。
これらの結果から,ネイティブトランスバーサルゲートセットを含まない非CSS符号に対するブロックレベルの論理的構成の可能性,パリティネットワークの協調保護,アナログ回転,フォールトトレラント距離の維持に必要なリカバリなどが示された。
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