論文の概要: NeST: ultra-high-rate qLDPC codes with sub-$50μ$s stabiliser cycles via spin shuttling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.28538v1
- Date: Tue, 20 Oct 2026 17:10:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-21 21:58:47.941229
- Title: NeST: ultra-high-rate qLDPC codes with sub-$50μ$s stabiliser cycles via spin shuttling
- Title（参考訳）: NeST:スピンシャットリングによる50μ$s以下の安定化器サイクルを持つ超高レートqLDPC符号
- Abstract要約: シリコンスピン量子ビットは、同じプリミティブ -- クビットブロックのコヒーレント輸送を提供する。
最初のコードとスピンキュービットのハードウェアを共同設計する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum low-density parity-check codes now reach encoding rates up to 50% at useful distances. Their checks however are long-range group actions, not local neighbourhoods, and that connectivity has so far been supplied by neutral atoms. Silicon spin qubits offer the same primitive --- coherent transport of qubit blocks --- through electron shuttling, and on microsecond rather than millisecond timescales. They however travel along fabricated tracks rather than free space: permutations an atom array obtains by moving tweezers must here become collision-free motions on a physical lattice. We here present the first code and spin-qubit hardware co-design. We build an architecture whose geometry mimics that of a family of non-abelian groups, broad enough to host codes of excellent parameters: a hierarchy of nested conveyor-belt loops on a plain square lattice of shuttling tracks, in which every group multiplication becomes a rigid, globally controlled motion of whole qubit trains. We call it NeST, for Nested Shuttling Tracks. A code search over the family returns rate-20% mitten codes up to $[[1400,280,\leq 28]]$, and circuit-level simulations including shuttling dephasing give thresholds above $10^{-3}$ with sub-$50μ$s stabiliser cycles, two to three orders of magnitude faster than neutral-atom implementations. Via extrapolations, we estimate that this largest code may reach a logical error probability per qubit per round of $10^{-14}$, assuming a ten-fold improvement on early shuttling demonstrations, with other physical errors at p=0.1%. Logic is compatible with NeST too: for the [[150,30,10]] code we build a code-surgery gadget in which every qubit again moves only by rigid belt motions, at no qubit cost and a 29% increase in gate layers. This demonstrates that ultra-low-overhead fault tolerance and a fast clock speed are not competing goals, and that silicon spin qubits can supply both.
- Abstract（参考訳）: 量子低密度パリティチェック符号は、有用な距離でエンコードレートが最大50%に達する。
しかしながら、これらのチェックは、局所的な近傍ではなく、長距離のグループ作用であり、接続性は、これまで中性原子によって供給されてきた。
シリコンスピン量子ビットは同じ原始的 -- クビットブロックのコヒーレント輸送 -- 電子シャットリングを通じて、ミリ秒の時間スケールではなくマイクロ秒で提供する。
原子配列の置換は、動くツイーザーによって得られるもので、物理的格子上での衝突のない運動でなければならない。
ここでは、最初のコードとスピンキュービットハードウェアの共設計を紹介する。
我々は、幾何学が非アーベル群の族を模倣し、優れたパラメータの符号をホストするのに十分な広さを持つアーキテクチャを構築する: 閉トラックの平らな正方形格子上のネストコンベヤベルトループの階層は、全ての群乗法が、全キュービット列車の厳密で大域的に制御される運動となる。
NeSTはNested Shuttling Tracksの略です。
家族のコード検索は、[[1400,280,\leq 28]]$までのレート-20%のミトンコードを返す。
補間によって、この最大のコードは、初期シャットリングのデモを10倍改善し、他の物理的エラーはp=0.1%と仮定して、1ラウンドあたり10^{-14}$の論理的誤り確率に達する可能性があると推定する。
ロジックもNeSTと互換性があり、[150,30,10]のコードでは、すべてのクォービットが再び硬いベルトの動きによってのみ動き、クォービットのコストは不要で、ゲート層は29%増加します。
これは、超低オーバーヘッド耐障害性と高速クロック速度が競合する目標ではなく、シリコンスピン量子ビットが両方を供給できることを証明している。
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