1Materiaalilaitos, Oxfordin yliopisto, Parks Road, Oxford OX1 3PH, Iso-Britannia
2Quantum Motion, 9 Sterling Way, Lontoo N7 9HJ, Iso-Britannia
Onko tämä artikkeli mielenkiintoinen vai haluatko keskustella? Scite tai jätä kommentti SciRate.
Abstrakti
Vikasietoinen kvanttilaskenta vaatii klassisen laitteiston suorittamaan virheenkorjaukseen tarvittavan dekoodauksen. Union-Find-dekooderi on yksi parhaista ehdokkaista tähän. Sillä on huomattavan orgaanisia ominaisuuksia, joihin liittyy tietorakenteiden kasvu ja yhdistäminen lähin naapurivaiheiden kautta; Tämä luonnollisesti viittaa mahdollisuuteen toteuttaa se käyttämällä yksinkertaisten prosessorien hilaa lähimpien naapurilinkkien kanssa. Tällä tavalla laskennallinen kuormitus voidaan jakaa lähes ideaalisen rinnakkaisuudella. Tässä näytämme ensimmäistä kertaa, että tämä tiukka (eikä osittainen) paikkakunta on käytännöllinen, sillä pahimmillaan ajonaika on $mathcal O(d^3)$ ja keskimääräinen ajoaika subquadratic pintakoodietäisyydellä $d$. Käytössä on uusi pariteettilaskentamalli, joka voi yksinkertaistaa aiemmin ehdotettuja arkkitehtuureja, ja lähestymistapamme on optimoitu piiritason kohinalle. Vertailemme paikallista toteutumistamme pitkän kantaman linkeillä täydennettyyn; vaikka jälkimmäinen on tietysti nopeampi, huomaamme, että paikallinen asynkroninen logiikka voi mitätöidä eron.
Suositeltu kuva: Verkko, jota käytetään ohjaimen ja solmun väliseen tietoliikenteeseen Actisissa etäisyyden 3 pintakoodille. Tämä puu on samanlainen kuin piiritason kohinan dekoodauskaavio.
Suosittu yhteenveto
► BibTeX-tiedot
► Viitteet
[1] Eric Dennis, Aleksei Kitaev, Andrew Landahl ja John Preskill. "Topologinen kvanttimuisti". Journal of Mathematical Physics 43, 4452–4505 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1063 / +1.1499754
[2] Austin G. Fowler, Matteo Mariantoni, John M. Martinis ja Andrew N. Cleland. "Pintakoodit: Kohti käytännön laajamittaista kvanttilaskentaa". Physical Review A 86, 032324 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.032324
[3] Daniel Litinski. "Pintakoodien peli: Laajamittainen kvanttilaskenta hilakirurgialla". Quantum 3, 128 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-03-05-128
[4] Jack Edmonds. "Polkuja, puita ja kukkia". Canadian Journal of Mathematics 17, 449–467 (1965).
https: / / doi.org/ 10.4153 / CJM-1965-045-4
[5] Austin G. Fowler, Adam C. Whiteside ja Lloyd CL Hollenberg. "Kohti käytännöllistä klassista pintakoodin käsittelyä". Physical Review Letters 108, 180501 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.180501
[6] Guillaume Duclos-Cianci ja David Poulin. "Nopeat dekooderit topologisille kvanttikoodeille". Physical Reviw Letters 104, 050504 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.104.050504
[7] Guillaume Duclos-Cianci ja David Poulin. "Renormalisointiryhmän dekoodausalgoritmi topologisille kvanttikoodeille". Vuonna 2010 IEEE Information Theory Workshop. Sivut 1-5. (2010).
https:///doi.org/10.1109/CIG.2010.5592866
[8] James R. Wootton ja Daniel Loss. "Korkean kynnyksen virhekorjaus pintakoodille". Physical Review Letters 109, 160503 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.160503
[9] Ben Criger ja Imran Ashraf. "Monitiesummaus 2D-topologisten koodien dekoodaamiseen". Quantum 2, 102 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-10-19-102
[10] Oscar Higgott, Thomas C. Bohdanowicz, Aleksander Kubica, Steven T. Flammia ja Earl T. Campbell. "Parannettu piirikohinan dekoodaus ja räätälöityjen pintakoodien hauraat rajat". Physical Review X 13, 031007 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.13.031007
[11] Oscar Higgott ja Nikolas P. Breuckmann. "Parannettu yhden laukauksen dekoodaus korkeampiulotteisten hypergraafituotekoodien". PRX Quantum 4, 020332 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.4.020332
[12] Kao-Yueh Kuo ja Ching-Yi Lai. "Degeneraation hyödyntäminen kvanttikoodien uskomuksen leviämisen dekoodauksessa". npj Quantum Information 8, 111 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41534-022-00623-2
[13] Milap Sheth, Sara Zafar Jafarzadeh ja Vlad Gheorghiu. "Neuraalinen ensemble dekoodaus topologisille kvanttivirheitä korjaaville koodeille". Physical Review A 101, 032338 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.032338
[14] Ramon WJ Overwater, Masoud Babaie ja Fabio Sebastiano. "Neuraaliverkkodekooderit kvanttivirheen korjaamiseen pintakoodeja käyttäen: Avaruustutkimus laitteiston kustannustehokkuuden kompromisseista". IEEE Transactions on Quantum Engineering 3, 1–19 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2022.3174017
[15] Nicolas Delfosse. "Hierarkkinen dekoodaus kvanttilaskennan laitteistovaatimusten vähentämiseksi" (2020). arXiv:2001.11427.
arXiv: 2001.11427
[16] Kai Meinerz, Chae-Yeun Park ja Simon Trebst. "Skaalautuva hermodekooderi topologisille pintakoodeille". Physical Review Letters 128, 080505 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.080505
[17] Gokul Subramanian Ravi, Jonathan M. Baker, Arash Fayyazi, Sophia Fuhui Lin, Ali Javadi-Abhari, Massoud Pedram ja Frederic T. Chong. "Parempi kuin pahimman tapauksen dekoodaus kvanttivirheen korjaamiseksi". Proceedings of the 28th ACM International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, Volume 2. Sivut 88–102. New York, NY, USA (2023). Tietotekniikan liitto.
https: / / doi.org/ 10.1145 / +3575693.3575733
[18] Samuel C. Smith, Benjamin J. Brown ja Stephen D. Bartlett. "Paikallinen esikooderi kvanttivirheenkorjauksen kaistanleveyden ja latenssin vähentämiseksi". Physical Review Applied 19, 034050 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.19.034050
[19] Nicolas Delfosse ja Gilles Zémor. "Pintakoodien lineaariaikainen maksimitodennäköisyys dekoodaus kvanttipoistokanavalla". Physical Review Research 2, 033042 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.033042
[20] Nicolas Delfosse ja Naomi H. Nickerson. "Lähes lineaarinen aikadekoodausalgoritmi topologisille koodeille". Quantum 5, 595 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-12-02-595
[21] Namitha Liyanage, Yue Wu, Alexander Deters ja Lin Zhong. "Skaalautuva kvanttivirheen korjaus pintakoodeille FPGA:lla" (2023). arXiv:2301.08419.
arXiv: 2301.08419
[22] Aleksei Yu Kitaev. "Kenenkään suorittama vikasietoinen kvanttilaskenta". Annals of Physics 303, 2–30 (2003).
https://doi.org/10.1016/S0003-4916(02)00018-0
[23] Tim Chan (2023). koodi: timchan0/localuf.
https:///github.com/timchan0/localuf
[24] Tim Chan. "Data: Actis: A Strictly Local Union – Find Dekooder" (2023).
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.10075207
[25] Michael A. Nielsen ja Isaac L. Chuang. "Kvanttilaskenta ja kvanttitiedot: 10-vuotisjuhlapainos". Cambridge University Press. (2010).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667
[26] Xinyu Tan, Fang Zhang, Rui Chao, Yaoyun Shi ja Jianxin Chen. "Skaalautuvat pintakoodidekooderit, joissa on rinnakkaissuunta ajassa" (2022). arXiv:2209.09219.
arXiv: 2209.09219
[27] Luka Skoric, Dan E. Browne, Kenton M. Barnes, Neil I. Gillespie ja Earl T. Campbell. "Rinnakkaisikkunan dekoodaus mahdollistaa skaalautuvan vikasietoisen kvanttilaskennan". Nature Communications 14, 7040 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41467-023-42482-1
[28] Shui Hu. "Kvaasilineaarinen aikadekoodausalgoritmi topologisille koodeille, joilla on korkea virhekynnys". Pro gradu tutkielma. Delftin teknillinen yliopisto. (2020).
https:///doi.org/10.13140/RG.2.2.13495.96162
[29] Oscar Higgott. "PyMatching: Python-paketti kvanttikoodien dekoodaamiseen vähimmäispainoisella täydellisellä vastaavuudella". ACM Transactions on Quantum Computing 3, 1–16 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1145 / +3505637
[30] Yue Wu, Namitha Liyanage ja Lin Zhong. "Union-Find-dekooderin tulkinta painotetuissa kaavioissa" (2022). arXiv:2211.03288.
arXiv: 2211.03288
[31] Robert Endre Tarjan. "Hyvän mutta ei lineaarisen joukkoliitosalgoritmin tehokkuus". Journal of the ACM 22, 215–225 (1975).
https: / / doi.org/ 10.1145 / +321879.321884
[32] Shilin Huang, Michael Newman ja Kenneth R. Brown. "Vikasietoinen painotettu liitonhakudekoodaus toric-koodissa". Physical Review A 102, 012419 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.012419
[33] LMK Vandersypen, H. Bluhm, JS Clarke, AS Dzurak, R. Ishihara, A. Morello, DJ Reilly, LR Schreiber ja M. Veldhorst. "Spin-kubittien liittäminen kvanttipisteissä ja luovuttajissa - kuumissa, tiheissä ja koherenteissa". npj Quantum Information 3, 34 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-017-0038-y
[34] Andrew Richards. "Oxfordin yliopisto Advanced Research Computing". (2015).
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.22558
[35] Sam J. Griffiths ja Dan E. Browne. "Union-find kvanttidekoodaus ilman union-find" (2023). arXiv:2306.09767.
arXiv: 2306.09767
[36] Ben Barber, Kenton M. Barnes, Tomasz Bialas, Okan Buğdaycı, Earl T. Campbell, Neil I. Gillespie, Kauser Johar, Ram Rajan, Adam W. Richardson, Luka Skoric, Canberk Topal, Mark L. Turner ja Abbas B. Ziad. "Reaaliaikainen, skaalautuva, nopea ja erittäin resurssitehokas dekooderi kvanttitietokoneelle" (2023). arXiv:2309.05558.
arXiv: 2309.05558
[37] David S. Wang, Austin G. Fowler ja Lloyd CL Hollenberg. Pintakoodin kvanttilaskenta virheprosentilla yli 1 %. Physical Review A 83, 020302 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.020302
[38] Emanuel Knill. "Kvanttilaskenta realistisesti meluisilla laitteilla". Nature 434, 39–44 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature03350
[39] Oscar Higgott ja Craig Gidney. "Sparse Blossom: miljoonan virheen korjaaminen ydinsekuntia kohden minimipainosovituksella" (2023). arXiv:2303.15933.
arXiv: 2303.15933
[40] Austin G. Fowler, Adam C. Whiteside ja Lloyd CL Hollenberg. "Kohti käytännön klassista pintakoodin käsittelyä: ajoitusanalyysi". Physical Review A 86, 042313 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.042313
[41] Yue Wu ja Lin Zhong. "Fusion Blossom: Fast MWPM-dekooderit QEC:lle" (2023). arXiv:2305.08307.
arXiv: 2305.08307
Viitattu
[1] Sam J. Griffiths ja Dan E. Browne, "Union-find quantum decoding without union-find", arXiv: 2306.09767, (2023).
[2] Asmae Benhemou, Kaavya Sahay, Lingling Lao ja Benjamin J. Brown, "Pintakoodivirheiden minimoiminen värikoodidekooderilla", arXiv: 2306.16476, (2023).
Yllä olevat sitaatit ovat peräisin SAO: n ja NASA: n mainokset (viimeksi päivitetty onnistuneesti 2023-11-14 13:28:32). Lista voi olla puutteellinen, koska kaikki julkaisijat eivät tarjoa sopivia ja täydellisiä viittaustietoja.
Ei voitu noutaa Crossref siteeratut tiedot viimeisen yrityksen aikana 2023-11-14 13:28:31: Ei voitu noutaa viittauksia 10.22331 / q-2023-11-14-1183 mainittuihin tietoihin Crossrefiltä. Tämä on normaalia, jos DOI rekisteröitiin äskettäin.
Tämä kirja on julkaistu Quantum - lehdessä Creative Commons Nimeäminen 4.0 Kansainvälinen (CC BY 4.0) lisenssin. Tekijänoikeudet säilyvät alkuperäisillä tekijänoikeuksien haltijoilla, kuten tekijöillä tai heidän instituutioillaan.
- SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
- PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
- PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
- PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
- Lähde: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-11-14-1183/
