論文の概要: Multi-Yoked Surface Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.04613v1
• Date: Sat, 03 Oct 2026 15:52:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-11 18:22:41.993784
• Title: Multi-Yoked Surface Codes
• Title（参考訳）: マルチユーキッド表面符号
• Abstract要約: 黄面符号は、表面符号の上に高密度のパリティチェック符号を連結することにより、密度を2、3倍に向上させる。 本研究では,このアイデアを複数の結合レベルに一般化し,複数結合曲面符号を導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.10312968200748114
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The surface code is the leading candidate for fault-tolerant quantum computation owing to its planar nearest-neighbor connectivity, high threshold, and efficient decoding, but its low encoding rate demands on the order of a thousand physical qubits per logical qubit in the teraquop regime. Yoked surface codes improve the density by a factor of two or three by concatenating a high-density parity check code on top of the surface code while retaining planar nearest-neighbor connectivity. In this work, we generalize this idea to multiple levels of concatenation and introduce multi-yoked surface codes. Our construction rests on two new ingredients. First, we propose a family of outer codes called chain codes, built by chaining copies of a seed code that detects the block errors of the code one level below; the resulting codes use all logical qubits of the lower level and achieve a high encoding rate within a few concatenation levels. Second, we design a patch allocation in which movable workspaces perform the yoking checks by lattice surgery with a hierarchy of yoking intervals, so that lower-level checks are performed frequently while higher-level checks are performed less often, which avoids the long yoking intervals that a single large-distance outer code would require. As a benchmark, we construct a three-yoked surface code with a $[[256,166,8]]$ outer code and evaluate it numerically under the SI1000 noise model using soft information from the surface code decoder. The logical error rate is suppressed exponentially in the inner code distance, and in the teraquop regime the three-yoked surface code is about 4 to 4.5$\times$ denser than the unyoked surface code.
• Abstract（参考訳）: 表面符号は、平面近傍接続、高いしきい値、効率的な復号化によるフォールトトレラント量子計算の第一候補であるが、その低符号化速度はテラクオップ系における論理量子ビット当たりの1000の物理量子ビットの順序で要求される。 ヨード面符号は、平面近傍接続を維持しつつ、表面符号の上に高密度パリティチェック符号を連結することにより、密度を2、3倍に向上させる。 本研究では,このアイデアを複数の結合レベルに一般化し,複数結合曲面符号を導入する。 私たちの建設は2つの新しい材料に依存している。 まず,下層のブロックエラーを検出するシードコードのコピーを連鎖して構築した連鎖符号と呼ばれる外部コード群を提案する。 第2に、可動ワークスペースが格子手術によるヨーキングチェックをヨーキング間隔の階層で行うパッチアロケーションを設計し、低レベルチェックを頻繁に行うと同時に、高レベルチェックをあまり行わないようにし、単一の大距離外部コードで要求される長いヨーキング間隔を回避する。 ベンチマークとして,$[256,166,8] の外部コードを用いた3次元曲面コードを構築し,表面コードデコーダのソフト情報を用いてSI1000ノイズモデルの下で数値的に評価する。 論理誤差率は内部符号距離において指数関数的に抑制され、テラクオプの状態では、三つの黄面符号は、未黄面符号よりも約4〜4.5$\times$高密度である。

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