Constant-overhead quantum error correction with thin planar connectivity
Constant-overhead quantum error correction with thin planar connectivity
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具有薄平面连接的恒定开销量子纠错
DOI：
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发表时间：
2021
影响因子：
8.6
通讯作者：
M. Beverland
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Maxime Tremblay;Nicolas Delfosse;M. Beverland
量子低密度奇偶校验（LDPC）码可以提供构建低开销容错量子计算机的途径。然而，由于一般 LDPC 码缺乏几何约束，简单的布局将许多遥远的量子位与交叉连接耦合在一起，这可能很难在硬件中构建，并可能导致性能下降的串扰。我们通过将 Tanner 图分解为少量平面层，提出了量子 LDPC 码的 2D 布局。每层都包含不交叉的远程连接。对于任何具有 δ 度 Tanner 图的 Calderbank-Shor-Steane 代码，我们使用最多 ⌈δ/2⌉ 层来设计深度至多 (2δ+2) 的稳定器测量电路。我们观察到每个逻辑量子位使用 49 个物理量子位的正速率代码系列的电路噪声阈值为 0.28%。对于 10^{-4} 的物理错误率，该系列使用比表面代码少十四倍的物理量子位，达到了 10^{-15} 的逻辑错误率。
Quantum low density parity check (LDPC) codes may provide a path to build low-overhead fault-tolerant quantum computers. However, as general LDPC codes lack geometric constraints, naïve layouts couple many distant qubits with crossing connections which could be hard to build in hardware and could result in performance-degrading crosstalk. We propose a 2D layout for quantum LDPC codes by decomposing their Tanner graphs into a small number of planar layers. Each layer contains long-range connections which do not cross. For any Calderbank-Shor-Steane code with a degree-δ Tanner graph, we design stabilizer measurement circuits with depth at most (2δ+2) using at most ⌈δ/2⌉ layers. We observe a circuit-noise threshold of 0.28% for a positive-rate code family using 49 physical qubits per logical qubit. For a physical error rate of 10^{-4}, this family reaches a logical error rate of 10^{-15} using fourteen times fewer physical qubits than the surface code.
影响因子：
6.7
作者：
Breuckmann, Nikolas P.;Vuillot, Christophe;Terhal, Barbara M.
通讯作者：
Terhal, Barbara M.