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講演抄録/キーワード
講演名 2023-12-17 17:30
[ポスター講演]フラッグ量子ビットを用いた重み最適化によるカラー符号方式誤り耐性量子計算の閾値改善
高田侑吾阪大)・藤井啓祐阪大/理研
抄録 (和) 量子誤り訂正符号の一種であるカラー符号は,すべてのクリフォード演算をトランスバーサルに実行できるという点で表面符号よりも有利なため,有望な量子誤り訂正符号である.しかし,カラー符号には回路レベルノイズ下における閾値が表面符号に比べて低いという欠点がある.本研究では,フラッグ量子ビットを使用してデコーダーの重みを最適化し,同時に猫状態を使用してシンドローム測定回路の回路深さを減少させることにより,エラーの影響を抑制してカラー符号の閾値を改善する方法を提案する.本手法を整数計画デコーダーに適用することにより,(4.8.8)カラー符号の回路レベルノイズ下における閾値を既存の0.14%から約0.27%に改善した.また,低物理エラー確率における論理エラー確率を既存手法と比較して約1桁改善した.本手法は,他の重み型デコーダーにも適用できるため,カラー符号を量子誤り訂正の実験的実装の候補としてより有望にすると期待される.さらに,本手法は高符号化率量子LDPC符号などのより広いクラスの量子誤り訂正符号の閾値改善にも使用することができる. 
(英) Color codes are promising quantum error correction (QEC) codes because they have an advantage against surface codes in that all Clifford gates can be implemented transversally. However, color codes have a drawback of low thresholds under circuit-level noise compared to those of surface codes. Here, we propose a method to suppress the impact of errors and improve the thresholds by optimizing weights of decoders using flag qubits and reducing the circuit depth of the syndrome measurement circuit using cat states. In numerical simulations, we improve the threshold of the (4.8.8) color code under standard circuit-level noise from 0.14% to around 0.27%, which is calculated by using the integer programming decoder. Moreover, the achieved logical error rates at low physical error rates are almost one order of magnitude lower than those achieved by the existing QEC schemes. This method can also be applied to other weight-based decoders, making the color codes more promising for the candidate of experimental implementation of QEC. Furthermore, one can utilize this approach to improve the threshold of wider classes of QEC codes, such as high-rate quantum LDPC codes.
キーワード (和) 量子誤り訂正 / カラー符号 / フラッグ量子ビット / / / / /  
(英) Quantum error correction / Color code / Flag qubit / / / / /  
文献情報 信学技報
資料番号  
発行日  
ISSN  
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研究会情報
研究会 QIT  
開催期間 2023-12-17 - 2023-12-19 
開催地(和) 沖縄科学技術大学院大学 
開催地(英) OIST 
テーマ(和) 量子情報,一般 
テーマ(英) Quantum Information 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 QIT 
会議コード 2023-12-QIT 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) フラッグ量子ビットを用いた重み最適化によるカラー符号方式誤り耐性量子計算の閾値改善 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Improving threshold for fault-tolerant color code quantum computing by flagged weight optimization 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) 量子誤り訂正 / Quantum error correction  
キーワード(2)(和/英) カラー符号 / Color code  
キーワード(3)(和/英) フラッグ量子ビット / Flag qubit  
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キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 高田 侑吾 / Yugo Takada / タカダ ユウゴ
第1著者 所属(和/英) 大阪大学 (略称: 阪大)
Osaka University (略称: Osaka Univ.)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 藤井 啓祐 / Keisuke Fujii /
第2著者 所属(和/英) 大阪大学/理化学研究所 (略称: 阪大/理研)
Osaka University/Institute of Physical and Chemical Research (略称: Osaka Univ./RIKEN)
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講演者 第1著者 
発表日時 2023-12-17 17:30:00 
発表時間 120分 
申込先研究会 QIT 
資料番号  
巻番号(vol) vol. 
号番号(no)  
ページ範囲  
ページ数  
発行日  


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