論文の概要: Error-Corrected Quantum Optimization via Rydberg Atom Array Embeddings

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.39670v1
• Date: Thu, 29 Oct 2026 09:19:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-02 23:00:47.11537
• Title: Error-Corrected Quantum Optimization via Rydberg Atom Array Embeddings
• Title（参考訳）: Rydberg Atom Array Embeddingsによる誤り補正量子最適化
• Abstract要約: Rydberg 原子配列の埋め込みは古典的な誤り訂正符号を形成することを示す。 超原子サブ構造の中で、正確なRydberg-excitation-numberの制約は局所的エラー症候群をもたらす。 我々は、これらのローカル制約を利用する、正確に調整されたクラスタデコーダを紹介します。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Rydberg atom quantum optimizers naturally encode the maximum independent set problem on geometric graphs. However, to solve general combinatorial optimization problems on more complex topologies, an embedding is required to overcome the limited-range native interactions. Such embeddings use gadgets, specific arrangements of atoms, which inevitably introduce ancillary atoms. Here, we show that this apparent overhead instead provides an intrinsic resource for error correction. Specifically, we demonstrate that the Parity Architecture-based Rydberg embedding naturally forms a classical error-correcting code, a principle that extends to other Rydberg blockade-based embeddings. Within superatom substructures, exact Rydberg-excitation-number constraints provide local error syndromes at no additional hardware cost and give rise to a strictly nonlinear code. To correct bit-flip errors, we introduce the precisely tailored Cluster decoder, which exploits these local constraints and the underlying gadget structure. Numerically, this approach achieves an error threshold of $p_{\text{th}}\gtrsim26 \%$ across different layout geometries. Experimentally, on the QuEra Aquila QPU, the Cluster decoder recovers exact optimization solutions with an average success rate of $\gtrsim8\%$ for systems of up to 107 atoms, even when bare hardware and standard greedy post-processing find none. A Rydberg atom array embedding is therefore not merely a hardware mapping of an optimization problem, but a co-designed architecture for quantum optimization in which embedding, computation, and error correction emerge from the same physical structure.
• Abstract（参考訳）: ライドバーグ原子量子オプティマイザは、幾何学グラフ上の最大独立集合問題を自然に符号化する。 しかし、より複雑なトポロジ上での一般的な組合せ最適化問題を解決するためには、限られた範囲のネイティブ相互作用を克服するために埋め込みが必要である。 このような埋め込みはガジェット、特定の原子配列を使っており、必然的にアシラリー原子を導入している。 ここでは、この明らかなオーバーヘッドが、エラー訂正の本質的なリソースを提供することを示す。 具体的には、Parity ArchitectureをベースとしたRydbergの埋め込みが、古典的なエラー訂正コードを形成することを実証する。 超原子サブ構造の中では、正確なRydberg-excitation-numberの制約は、ハードウェアコストを伴わずに局所誤差症候群をもたらし、厳密な非線形コードをもたらす。 ビットフリップエラーを修正するために,これらの局所的制約と基盤となるガジェット構造を利用する,正確に調整されたクラスタデコーダを導入する。 数値的には、異なるレイアウトのジオメトリに対して$p_{\text{th}}\gtrsim26 \%$のエラーしきい値を達成する。 実験的に、QuEra Aquila QPUにおいて、クラスタデコーダは、ハードウェアや標準のグレディな後処理が全く見つからなかった場合であっても、最大107原子のシステムに対して平均成功率$\gtrsim8\%の正確な最適化ソリューションを復元する。 したがって、Rydbergの原子配列の埋め込みは最適化問題のハードウェアマッピングであるだけでなく、同じ物理構造から埋め込み、計算、誤り訂正が出現する量子最適化のための共設計のアーキテクチャである。

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