Google Quantum AIとDeepMind、30倍以上の量子誤り訂正(QEC)オーバーヘッド削減を実現するモジュラー双曲面コードを実証


SI1000ノイズモデルを使用したモジュラー双曲面コードのシミュレーションデータ。

Google Quantum AI、Google DeepMind、およびMITの研究者たちは、arXivで公開された共同技術論文において、標準的な2次元サーフェスコードと比較して物理量子ビットのオーバーヘッドを30倍以上削減するモジュラー量子誤り訂正(QEC)アーキテクチャを発表しました。

この研究(“境界接続型平面モジュールによる低オーバーヘッド量子誤り訂正“)は、小さな平面2次元ユークリッド平面チップ(約100量子ビット)を、双曲面タイリング幾何学(種数g ≥ 2)に配置された疎で静的なモジュール間境界カプラーを介してネットワーク化することで、複雑なチップ内長距離配線交差を必要とせずに、量子低密度パリティチェック(qLDPC)コードの高い符号化率を解き放つことを実証しています。

[ Fault-Tolerant Memory Architecture Benchmark Comparison ]

このアーキテクチャは、ユークリッド格子パッチ(辺の長さL)で閉じた双曲面を細かく分割することにより、グローバルQECコードを72量子ビットまたは116量子ビットのモジュールに分割します。隣接するモジュールにまたがるスタビライザーは、キャットフラグ付きシンドローム抽出回路を使用して境界の継ぎ目で測定されます。AlphaQubitニューラルネットワークと相関最小重量完全マッチング(MWPM)によってデコードされたSI1000ノイズモデル(p = 0.1%)下の回路レベルシミュレーションは、モジュール間シームノイズ(p_seam = 1%)の増加に対して高い耐性を示し、チップ間ケーブルのエラー率がチップ内ゲートエラー率の10倍であっても、低い論理エラー率を維持しました。

スペースオーバーヘッドなしで普遍的なフォールトトレラント論理をサポートするために、チームはコードの自己同型性(グローバルタイリング置換)を介して論理ゲートを実行するフォールトトレラントウォーキング回路と、モジュラーリボンエクストラクター(モジュール境界に沿って配置された閉じたアンシラーループで、メモリ自体の約4.5倍小さい)を開発しました。

arXivで技術論文をこちらで確認してください。

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