論文の概要: Loss-tolerant distributed lattice surgery using fusion networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.01923v1
- Date: Thu, 01 Oct 2026 15:57:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-03 01:19:24.248236
- Title: Loss-tolerant distributed lattice surgery using fusion networks
- Title（参考訳）: 核融合ネットワークを用いたロス耐性分散格子手術
- Abstract要約: 測定と融合に基づく量子コンピューティングは、損失と確率的フォトニクス操作に対して堅牢であるように設計されている。
ローカルノイズが欠如している場合、複数のプロトコルが50%ドルのインタフェース消去しきい値に達することを示す。
局所ノイズが10～4ドル以下に減少するにつれて、線形チェーンプロトコルは消去を減少させ、より高速に改善される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.165088595093024
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Networking matter-based quantum processing units (QPUs) offers a promising route to scaling fault-tolerant quantum computers. This requires distributed logical operations to be performed across photonic links, where noise is characteristically different from and stronger than in local QPUs owing to photon loss and probabilistic linear-optical operations. Measurement- and fusion-based quantum computing are designed to be robust against loss and probabilistic photonic operations, suggesting they could complement circuit-based error correction at the interface between networked QPUs. We use ZX calculus transformations to construct hybrid syndrome extraction protocols and apply them to distributed rotated surface code lattice surgery, demonstrating that several protocols attain a $50\%$ interface-erasure threshold when local noise is absent, including circuit-based lattice surgery using fused Bell pairs and hybrid protocols using linear cluster states. Relative to a straight Bell-pair interface geometry, the hybrid protocols increase the merge-observable interface distance from $d+1$ to $2d+1$ and restore the perpendicular-observable interface distance from $\lfloor(d+1)/2\rfloor$ to $d$. We calculate how the threshold decreases when using truncated resource states and map correctable regions under resource-state errors, local circuit noise, and fusion erasure. We then convert these erasure thresholds into photon-loss thresholds and probe subthreshold performance using fusion boosting. At circuit and resource-state error rates of $10^{-3}$, local errors largely mask the interface-distance advantage. As local noise is reduced to $10^{-4}$ and below, the linear-chain protocols improve more rapidly with decreasing erasure, suggesting that interface distance enhancements are effective in low local noise regimes.
- Abstract（参考訳）: ネットワークマターベースの量子処理ユニット(QPU)は、フォールトトレラントな量子コンピュータをスケールするための有望な経路を提供する。
これは、光子損失と確率線形光学演算により局所的なQPUと特徴的に異なり、強い雑音を持つフォトニックリンク間で分散論理演算を行う必要がある。
計測と融合に基づく量子コンピューティングは、損失や確率的なフォトニクス操作に対して堅牢に設計されており、ネットワーク化されたQPU間のインタフェースにおける回路ベースの誤り訂正を補完する可能性がある。
我々はハイブリッドシンドローム抽出プロトコルの構築にZX変換を用い, 局所雑音が存在しない場合のインタフェース評価しきい値が50 %以上に達することを示し, 融合ベルペアを用いた回路ベース格子手術や線形クラスタ状態を用いたハイブリッドプロトコルなどについて述べる。
直接ベルペアインタフェースの幾何学とは対照的に、ハイブリッドプロトコルはマージ可観測インタフェース距離を$d+1$から$d+1$に引き上げ、垂直可観測インタフェース距離を$\lfloor(d+1)/2\rfloor$から$d$に復元する。
資源状態エラー,局所回路ノイズ,融合消去の条件下で,資源状態の切り抜きと修正可能な領域のマッピングを行うと,しきい値がいかに低下するかを計算する。
次にこれらの消去しきい値を光子損失しきい値に変換し、核融合促進によるサブスレッショルド性能を探索する。
10^{-3}$の回路とリソース状態のエラー率では、局所的なエラーはインターフェース距離の利点をほとんど隠蔽する。
局所雑音が10〜4ドル以下に減少するにつれて、線形チェーンプロトコルは消去を減らしてより高速に改善され、低局所雑音条件下では界面距離の増大が有効であることが示唆された。
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