論文の概要: Learned Parallel Bit-Flipping Sequential Belief Propagation Decoding of Quantum LDPC Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.01068v1
• Date: Thu, 01 Oct 2026 05:06:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-03 01:19:23.910938
• Title: Learned Parallel Bit-Flipping Sequential Belief Propagation Decoding of Quantum LDPC Codes
• Title（参考訳）: 量子LDPC符号の並列ビットフリップ系列伝播デコーディングの学習
• Abstract要約: 本稿では,新たな第4次スコア合成シンドロームゲイン,量子化されたパウリ対数型ペナルティ,仮説的ポストフリップ状態のQテーブルを用いた並列ビットフリップシーケンシャルBPデコーダを提案する。 我々のデコーダは、まず、一定回数の反復に対して、学習された逐次BPを実行する。このシンドロームが満たされていない場合、各キュービットの現在のパウリ決定の変更に対応して、第4次ビットフリップ候補を構成する。 これらの継続は独立しているため、並列で実行できるため、いくつかの候補をテストすることは、主に並列ハードウェアリソースを増加させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.6026139694159
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Quantum low-density parity-check (QLDPC) codes are promising candidates for low-overhead fault-tolerant quantum computation, but their practical use requires fast, low-complexity, and reliable decoders. Belief propagation (BP) is attractive because of its local message-passing structure, yet standard flooding BP often suffers from convergence failures on QLDPC codes due to short cycles, degeneracy, and symmetric decoding trajectories. Learned sequential BP improves convergence by using a reinforcement-learning policy to choose variable-node update orders, but a single learned trajectory can still be sensitive to unfavorable local Pauli decisions. We propose a learned parallel bit-flipping sequential BP decoder with a new quaternary score combining syndrome gain, a quantized Pauli log-likelihood penalty, and Q-table lookahead at hypothetical post-flip states. Our decoder first runs learned sequential BP for a fixed number of iterations. If the syndrome is not satisfied, it constructs quaternary bit-flipping candidates, each corresponding to changing the current Pauli decision of one qubit. The selected candidates initialize independent learned sequential BP continuations from the same decoder state. Since these continuations are independent, they can be executed in parallel, so testing several candidates mainly increases parallel hardware resources rather than sequential decoding latency. Simulations on representative QLDPC codes over the depolarizing channel show that the proposed decoder improves the reliability of learned sequential BP while having a parallel low-latency structure.
• Abstract（参考訳）: 量子低密度パリティチェック(QLDPC)符号は、低オーバーヘッドフォールトトレラント量子計算の候補として期待されているが、その実用には高速で低複雑さで信頼性の高いデコーダが必要である。 BP(Belief propagation)は、その局所的なメッセージパッシング構造のために魅力的であるが、標準的な洪水BPは、短いサイクル、縮退、対称デコード軌道によるQLDPC符号の収束障害に悩まされることが多い。 学習された逐次BPは、強化学習ポリシーを使用して可変ノード更新順序を選択することで収束を改善するが、学習された1つの軌道は、好ましくない局所的なパウリ決定に敏感である。 そこで本研究では,新たな第4次スコア合成シンドロームゲイン,量子化されたパウリ対数型ペナルティ,仮説的ポストフリップ状態におけるQテーブルルックアヘッドを備えた並列ビットフリップシーケンシャルBPデコーダを提案する。 我々のデコーダは、まず、一定回数の反復に対して学習された逐次BPを実行する。 シンドロームが満たされない場合は、四次ビットフリップ候補を構成し、それぞれが1量子ビットの現在のパウリ決定を変更する。 選択された候補は同じデコーダ状態から独立学習された逐次BP継続を初期化する。 これらの継続は独立しているため、並列で実行できるため、いくつかの候補をテストすることは、シーケンシャルな復号レイテンシではなく、主に並列ハードウェアリソースを増加させる。 脱分極チャネル上の代表QLDPC符号のシミュレーションにより、提案する復号器は並列な低レイテンシ構造を持ちながら、学習された逐次BPの信頼性を向上させることを示す。

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