論文の概要: Single-shot magic state factories for quantum LDPC codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.10731v1
- Date: Wed, 07 Oct 2026 18:06:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-10 02:36:53.622543
- Title: Single-shot magic state factories for quantum LDPC codes
- Title（参考訳）: 量子LDPC符号のための単発マジックステートファクトリ
- Abstract要約: 我々は、高レートqLDPC符号のための時空間効率のマジックステートファクトリを導入する。
我々は、最先端のマジックステート生成手法よりも10～40倍の時空間コストで、論理エラー率を10～9ドル以下で生成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.8266019943824485
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum low-density parity-check (qLDPC) codes can substantially reduce the qubit overhead of fault-tolerant quantum computation, but any useful architecture based on such codes also requires an efficient mechanism to implement non-Clifford gates in a fault-tolerant manner. We introduce a space-time-efficient magic state factory for high-rate qLDPC codes by combining the transversal non-Clifford gates of recently developed tricycle codes with single-shot four-dimensional balanced product quadcycle codes. The key ingredient is an efficient "escape" mechanism that teleports postselected logical magic states from tricycle codes to larger distance quadcycle codes. Under a standard circuit-level noise model at physical error rate $10^{-3}$, our factories produce $\mathrm{CCZ}$ states at logical error rates as low as $10^{-9}$ with 10-40 times lower space-time cost than state-of-the-art magic state generation methods. The resulting states are directly encoded in high-rate blocks suitable for computation. We identify the quadcycle codes by an AI-assisted search and show that they can serve as excellent memories capable of single-shot error correction. Finally, we present a concrete implementation of the entire factory with highly efficient atom transport on reconfigurable neutral-atom quantum computers. Together, these results provide an end-to-end, practical protocol for producing and utilizing high-fidelity magic states within a high-rate qLDPC architecture, with the lowest space-time cost to date.
- Abstract（参考訳）: 量子低密度パリティチェック(qLDPC)符号は、フォールトトレラントな量子計算の量子ビットオーバーヘッドを大幅に低減するが、そのような符号に基づく有用なアーキテクチャは、フォールトトレラントな方法で非クリフォードゲートを実装するための効率的なメカニズムも必要である。
近年開発された3サイクル符号の逆非クリフォードゲートと単発4次元平衡積四輪符号を組み合わせた高レートqLDPC符号のための時空間効率マジックステートファクトリを導入する。
鍵となる要素は、選択した論理マジック状態を三輪車コードからより広い四輪車コードにテレポートする効率的な「エスケープ」メカニズムである。
物理誤差率10^{-3}$の標準回路レベルのノイズモデルの下で、我々の工場は10^{-9}$の論理誤差率で$\mathrm{CCZ}$状態を生成し、これは最先端のマジックステート生成方法の10-40倍の時空コストである。
得られた状態は計算に適した高速なブロックに直接符号化される。
我々は、AIによる検索によってクアッドサイクルの符号を識別し、単発誤り訂正が可能な優れた記憶として機能することを示す。
最後に、再構成可能な中性原子量子コンピュータ上で、高効率な原子輸送を伴う工場全体の具体的実装を提案する。
これらの結果は、高レートのqLDPCアーキテクチャ内で高忠実なマジック状態を生成し、利用するためのエンドツーエンドで実用的なプロトコルを提供する。
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