論文の概要: Layer codes as quantum memories: syndrome extraction, thresholds and idle robustness

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.39522v2
• Date: Tue, 06 Oct 2026 08:18:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-08 02:58:29.242508
• Title: Layer codes as quantum memories: syndrome extraction, thresholds and idle robustness
• Title（参考訳）: 量子記憶としての層コード:シンドローム抽出、しきい値、アイドルロバスト性
• Abstract要約: レイヤコードは3次元のローカルCSSコードであり、チェックウェイトは最大6である。 我々はこれらを回路レベルの雑音下でのアクティブメモリとして評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.881921610566565
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Layer codes are three-dimensional local CSS codes of check weight at most six, obtained by quasi-concatenating a CSS input code with unrotated surface code patches. What is established about them describes the code, not the circuit that measures it. In this work, we evaluate them as active memories under circuit-level noise. Doing so first requires a syndrome extraction circuit, and the junction stabilizers that couple the patches rule out borrowing a surface code patch's CNOT schedule. We present a decoder-free scheduler that constrains hook propagation first and compresses depth afterwards, generate circuits for eighteen layer codes across four input codes, and compare them with surface codes of the same distance, simulated and decoded in the same way. The circuits lose no distance to hook errors on [[4,2,2]]-input codes wherever a circuit-distance proof is affordable, and reach a lower logical error rate than those of a general-purpose scheduler for CSS codes at roughly half its CNOT depth per round. Our primary family built from a [[4,2,2]] input code reaches a circuit-level threshold of $5.06(7)\times10^{-3}$. The layer code outperforms the surface code in terms of idle robustness: at the same distance it tolerates an interval between syndrome extraction rounds 1.7-3.0 times longer than the rotated surface code. This comes at the cost of 1.7-5.0 times more operations per unit time and approximately five times more physical qubits, both per logical qubit. Finally, we model the cost of the beyond-2D cross-plane CNOTs that the construction demands, and find that their speed matters far more than their fidelity.
• Abstract（参考訳）: レイヤコード(Layer code)は、CSS入力コードを回転しない表面コードパッチで準連結することで得られる、チェック重量の3次元ローカルCSSコードである。 それらについて確立されているものは、それを計測する回路ではなく、コードを記述する。 本研究では,回路レベルの雑音下でのアクティブメモリとして評価する。 まずはシンドローム抽出回路が必要で、パッチを結合するジャンクション安定化器は、表面コードパッチのCNOTスケジュールを借用しない。 そこで本研究では,まずフックの伝搬を制約し,次いで深さを圧縮するデコーダレススケジューラを提案し,さらに4つの入力符号にまたがる18層符号の回路を生成し,同じ距離の曲面符号と比較する。 回路距離証明が安価である場合に[4,2,2]入力符号でエラーをフックする距離をなくし、CSS符号の汎用スケジューラのラウンドあたりのCNOT深さの約半分よりも低い論理誤差率に達する。 我々のプライマリファミリーは[4,2,2]入力コードから構築され、回路レベルの閾値は5.06(7)\times10^{-3}$である。 層コードは、アイドルロバスト性の観点から表面コードより優れており、同時に、回転した表面コードよりも1.7〜3.0倍長い症候群抽出ラウンド間の間隔を許容する。 これは、単位時間当たりの1.7-5.0倍の演算と、論理量子ビット当たりの約5倍の物理量子ビットがかかる。 最後に、建設に必要な2次元のクロスプレーンCNOTのコストをモデル化し、その速度が彼らの忠実さよりもはるかに重要であることを確かめる。

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