অ্যাক্টিস: একটি কঠোরভাবে স্থানীয় ইউনিয়ন-ডিকোডার খুঁজুন

অ্যাক্টিস: একটি কঠোরভাবে স্থানীয় ইউনিয়ন-ডিকোডার খুঁজুন

টিম চ্যান1 এবং সাইমন সি বেঞ্জামিন1,2

1উপকরণ বিভাগ, অক্সফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়, পার্কস রোড, অক্সফোর্ড OX1 3PH, যুক্তরাজ্য
2কোয়ান্টাম মোশন, 9 স্টার্লিং ওয়ে, লন্ডন N7 9HJ, যুক্তরাজ্য

এই কাগজ আকর্ষণীয় খুঁজুন বা আলোচনা করতে চান? স্কাইটে বা স্কাইরেটে একটি মন্তব্য দিন.

বিমূর্ত

ত্রুটি-সহনশীল কোয়ান্টাম কম্পিউটিং ত্রুটি সংশোধনের জন্য প্রয়োজনীয় ডিকোডিং সম্পাদন করতে ক্লাসিক্যাল হার্ডওয়্যার প্রয়োজন। ইউনিয়ন-ফাইন্ড ডিকোডার এর জন্য সেরা প্রার্থীদের মধ্যে একটি। এটির উল্লেখযোগ্যভাবে জৈব বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যা নিকটতম-প্রতিবেশী পদক্ষেপের মাধ্যমে ডেটা স্ট্রাকচারের বৃদ্ধি এবং একীকরণ জড়িত; এটি স্বাভাবিকভাবেই নিকটতম-প্রতিবেশী লিঙ্কগুলির সাথে সাধারণ প্রসেসরগুলির একটি জালি ব্যবহার করে এর উপলব্ধির সম্ভাবনার পরামর্শ দেয়। এইভাবে কম্পিউটেশনাল লোড কাছাকাছি-আদর্শ সমান্তরালতার সাথে বিতরণ করা যেতে পারে। এখানে আমরা প্রথমবারের মতো দেখাই যে এই কঠোর (আংশিক পরিবর্তে) স্থানীয়তা ব্যবহারিক, সবচেয়ে খারাপ-কেস রানটাইম $mathcal O(d^3)$ এবং সারফেস কোড দূরত্ব $d$ এর মধ্যে রানটাইম সাবকুয়াড্রেটিক। একটি অভিনব সমতা-গণনার স্কিম নিযুক্ত করা হয়েছে যা পূর্বে প্রস্তাবিত আর্কিটেকচারগুলিকে সরল করতে পারে এবং আমাদের পদ্ধতিটি সার্কিট-স্তরের গোলমালের জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে। আমরা আমাদের স্থানীয় উপলব্ধিকে দূর-পরিসরের লিঙ্ক দ্বারা বর্ধিত একটির সাথে তুলনা করি; যদিও পরবর্তীটি অবশ্যই দ্রুততর, আমরা লক্ষ্য করি যে স্থানীয় অ্যাসিঙ্ক্রোনাস লজিক পার্থক্যটিকে অস্বীকার করতে পারে।

কোয়ান্টাম কম্পিউটারে গ্রাউন্ডব্রেকিং কম্পিউটেশনাল পাওয়ার অফার করার সম্ভাবনা রয়েছে, তবে শুধুমাত্র যদি গোলমাল থেকে সুরক্ষিত থাকে। এটি ত্রুটি সংশোধনের মাধ্যমে করা হয়: কম কিন্তু বেশি নিখুঁত কিউবিটের জন্য অনেকগুলি গোলমাল কিউবিট (গণনার একক) বিনিময় করার একটি উপায়। কোয়ান্টাম প্রসেসর থেকে পরিমাপ নিরীক্ষণের গুরুত্বপূর্ণ সাবটাস্ককে ডিকোডিং বলা হয়। কোয়ান্টাম মেশিনের সাথে তাল মিলিয়ে চলার জন্য এটি অত্যন্ত দ্রুত সম্পাদন করা আবশ্যক। এখানে আমরা একটি বিদ্যমান ডিকোডিং অ্যালগরিদম পরিবর্তন করি যাতে এটি স্থানীয় হয় অর্থাৎ অভিন্ন প্রসেসিং সেলগুলির একটি গ্রিডে চালিত হয়, প্রত্যেকটি শুধুমাত্র তাদের নিকটতম প্রতিবেশীর সাথে যোগাযোগ করে। গতি, বিন্যাস এবং দৃঢ়তার ক্ষেত্রে স্থানীয়তার বিভিন্ন ব্যবহারিক সুবিধা রয়েছে। আমরা আমাদের স্থানীয় নকশা পরীক্ষা করে দেখি যে এর রানটাইম প্রকৃতপক্ষে আসল অ্যালগরিদমের চেয়ে বেশি অনুকূল আচরণ করে; তারপরে আমরা আমাদের ডিজাইনের নিখুঁত কর্মক্ষমতা বাড়াতে 'অসিঙ্ক্রোনাস' হার্ডওয়্যার ব্যবহার করার পরামর্শ দিই।

► বিবিটেক্স ডেটা

। তথ্যসূত্র

[1] এরিক ডেনিস, আলেক্সি কিতায়েভ, অ্যান্ড্রু ল্যান্ডাহল এবং জন প্রেসকিল। "টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম মেমরি"। জার্নাল অফ ম্যাথমেটিকাল ফিজিক্স 43, 4452–4505 (2002)।
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1499754

[2] অস্টিন জি. ফাউলার, ম্যাটিও মারিয়ান্টোনি, জন এম মার্টিনিস এবং অ্যান্ড্রু এন. ক্লেল্যান্ড। "সারফেস কোড: ব্যবহারিক বড়-স্কেল কোয়ান্টাম গণনার দিকে"। শারীরিক পর্যালোচনা A 86, 032324 (2012)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 86.032324

[3] ড্যানিয়েল লিটিনস্কি। "সারফেস কোডের একটি খেলা: ল্যাটিস সার্জারির সাথে বড় আকারের কোয়ান্টাম কম্পিউটিং"। কোয়ান্টাম 3, 128 (2019)।
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-03-05-128

[4] জ্যাক এডমন্ডস। "পথ, গাছ এবং ফুল"। কানাডিয়ান জার্নাল অফ ম্যাথমেটিক্স 17, 449–467 (1965)।
https://​doi.org/​10.4153/​CJM-1965-045-4

[5] অস্টিন জি. ফাউলার, অ্যাডাম সি. হোয়াইটসাইড এবং লয়েড সিএল হলেনবার্গ। "পৃষ্ঠের কোডের জন্য ব্যবহারিক শাস্ত্রীয় প্রক্রিয়াকরণের দিকে"। শারীরিক পর্যালোচনা পত্র 108, 180501 (2012)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .108.180501

[6] Guillaume Duclos-Cianci এবং David Poulin. "টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম কোডের জন্য দ্রুত ডিকোডার"। ফিজিক্যাল রিভিউ লেটার 104, 050504 (2010)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .104.050504

[7] Guillaume Duclos-Cianci এবং David Poulin. "টোপোলজিকাল কোয়ান্টাম কোডের জন্য একটি পুনর্নবীকরণ গ্রুপ ডিকোডিং অ্যালগরিদম"। 2010 সালে IEEE তথ্য তত্ত্ব কর্মশালা। পৃষ্ঠা 1-5। (2010)।
https://​doi.org/​10.1109/​CIG.2010.5592866

[8] জেমস আর. উটন এবং ড্যানিয়েল লস। "পৃষ্ঠের কোডের জন্য উচ্চ থ্রেশহোল্ড ত্রুটি সংশোধন"। শারীরিক পর্যালোচনা পত্র 109, 160503 (2012)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .109.160503

[9] বেন ক্রিগার ও ইমরান আশরাফ। "2D টপোলজিকাল কোডগুলি ডিকোড করার জন্য মাল্টি-পাথ সমষ্টি"। কোয়ান্টাম 2, 102 (2018)।
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-10-19-102

[10] অস্কার হিগগট, থমাস সি বোহডানোভিজ, আলেকসান্ডার কুবিকা, স্টিভেন টি. ফ্লামিয়া এবং আর্ল টি. ক্যাম্পবেল। "সার্কিট শব্দের উন্নত ডিকোডিং এবং উপযোগী পৃষ্ঠ কোডগুলির ভঙ্গুর সীমানা"। শারীরিক পর্যালোচনা X 13, 031007 (2023)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিআরএক্সএক্স .13.031007 XNUMX

[11] অস্কার হিগট এবং নিকোলাস পি. ব্রেকম্যান। "উচ্চ-মাত্রিক হাইপারগ্রাফ-পণ্য কোডগুলির উন্নত একক-শট ডিকোডিং"। PRX কোয়ান্টাম 4, 020332 (2023)।
https://​doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.4.020332

[12] কাও-ইউয়েহ কুও এবং চিং-ই লাই। "কোয়ান্টাম কোডের বিশ্বাস প্রচারের ডিকোডিংয়ে অবক্ষয়কে শোষণ করা"। npj কোয়ান্টাম তথ্য 8, 111 (2022)।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-022-00623-2

[13] মিলাপ শেঠ, সারা জাফর জাফরজাদেহ এবং ভ্লাদ ঘেরঘিউ। "টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম ত্রুটি-সংশোধনকারী কোডগুলির জন্য নিউরাল এনসেম্বল ডিকোডিং"। শারীরিক পর্যালোচনা A 101, 032338 (2020)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 101.032338

[14] র্যামন ডব্লিউজে ওভারওয়াটার, মাসুদ বাবাই এবং ফ্যাবিও সেবাস্তিয়ানো। "পৃষ্ঠের কোড ব্যবহার করে কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধনের জন্য নিউরাল-নেটওয়ার্ক ডিকোডার: হার্ডওয়্যার খরচ-পারফরম্যান্স ট্রেডঅফের একটি স্থান অনুসন্ধান"। কোয়ান্টাম ইঞ্জিনিয়ারিং 3, 1-19 (2022) এর উপর IEEE লেনদেন।
https://​doi.org/​10.1109/​TQE.2022.3174017

[15] নিকোলাস ডেলফোস। "কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এর জন্য হার্ডওয়্যার প্রয়োজনীয়তা কমাতে হায়ারার্কিক্যাল ডিকোডিং" (2020)। arXiv:2001.11427।
arXiv: 2001.11427

[16] Kai Meinerz, Chae-Yeun Park, and Simon Trebst. "টপোলজিকাল সারফেস কোডের জন্য স্কেলেবল নিউরাল ডিকোডার"। শারীরিক পর্যালোচনা পত্র 128, 080505 (2022)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরভাইলেট .128.080505

[17] গোকুল সুব্রামানিয়ান রবি, জোনাথন এম. বেকার, আরাশ ফায়াজি, সোফিয়া ফুহুই লিন, আলি জাভাদি-অভারি, মাসুদ পেড্রাম, এবং ফ্রেডেরিক টি. চং। "কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধনের জন্য সবচেয়ে খারাপ-কেস ডিকোডিংয়ের চেয়ে ভাল"। প্রোগ্রামিং ভাষা এবং অপারেটিং সিস্টেমের জন্য আর্কিটেকচারাল সাপোর্ট অন 28 তম ACM ইন্টারন্যাশনাল কনফারেন্সের কার্যক্রমে, ভলিউম 2। পৃষ্ঠা 88-102। নিউ ইয়র্ক, NY, USA (2023)। কম্পিউটিং মেশিনের পরিষদ.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3575693.3575733

[18] স্যামুয়েল সি. স্মিথ, বেঞ্জামিন জে. ব্রাউন এবং স্টিফেন ডি বার্টলেট। "কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধনের ব্যান্ডউইথ এবং লেটেন্সি কমাতে স্থানীয় প্রিডিকোডার"। শারীরিক পর্যালোচনা প্রয়োগ করা হয়েছে 19, 034050 (2023)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজিরাভা অ্যাপ্লায়ার্ড.19.034050

[19] নিকোলাস ডেলফোস এবং গিলস জেমোর। "কোয়ান্টাম ইরেজার চ্যানেলের উপর পৃষ্ঠ কোডগুলির লিনিয়ার-টাইম সর্বাধিক সম্ভাবনা ডিকোডিং"। শারীরিক পর্যালোচনা গবেষণা 2, 033042 (2020)।
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.2.033042

[20] নিকোলাস ডেলফোস এবং নাওমি এইচ. নিকারসন। "টপোলজিক্যাল কোডের জন্য প্রায়-লিনিয়ার টাইম ডিকোডিং অ্যালগরিদম"। কোয়ান্টাম 5, 595 (2021)।
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-12-02-595

[21] নমিতা লিয়ানাগে, ইউ উ, আলেকজান্ডার ডিটার্স এবং লিন ঝং। "FPGA ব্যবহার করে পৃষ্ঠ কোডগুলির জন্য স্কেলেবল কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন" (2023)। arXiv:2301.08419।
arXiv: 2301.08419

[22] আলেক্সি ইউ কিতায়েভ। "চ্যুতি-সহনশীল কোয়ান্টাম কম্পিউটেশন by anyons"। পদার্থবিজ্ঞানের ইতিহাস 303, 2–30 (2003)।
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0003-4916(02)00018-0

[23] টিম চ্যান (2023)। কোড: timchan0/localuf।
https://​github.com/​timchan0/​localuf

[24] টিম চ্যান। "'অ্যাক্টিসের জন্য ডেটা: একটি কঠোরভাবে স্থানীয় ইউনিয়ন-ডিকোডার খুঁজুন"' (2023)।
https://​doi.org/​10.5281/​zenodo.10075207

[25] মাইকেল এ. নিলসেন এবং আইজ্যাক এল চুয়াং। "কোয়ান্টাম গণনা এবং কোয়ান্টাম তথ্য: 10 তম বার্ষিকী সংস্করণ"। ক্যামব্রিজ ইউনিভার্সিটি প্রেস. (2010)।
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[26] Xinyu Tan, Fang Zhang, Rui Chao, Yaoyun Shi, এবং Jianxin Chen. "সময়ে সমান্তরালকরণের সাথে স্কেলেবল সারফেস কোড ডিকোডার" (2022)। arXiv:2209.09219।
arXiv: 2209.09219

[27] লুকা স্কোরিক, ড্যান ই. ব্রাউন, কেন্টন এম বার্নস, নিল আই. গিলেস্পি এবং আর্ল টি. ক্যাম্পবেল। "সমান্তরাল উইন্ডো ডিকোডিং স্কেলযোগ্য ত্রুটি সহনশীল কোয়ান্টাম গণনা সক্ষম করে"। প্রকৃতি যোগাযোগ 14, 7040 (2023)।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-023-42482-1

[28] শুই হু। "উচ্চ ত্রুটি থ্রেশহোল্ড সহ টপোলজিকাল কোডের জন্য কোয়াসিলিনিয়ার টাইম ডিকোডিং অ্যালগরিদম"। মাস্টার্স থিসিস. ডেলফ্ট ইউনিভার্সিটি অফ টেকনোলজি। (2020)।
https://​doi.org/​10.13140/​RG.2.2.13495.96162

[29] অস্কার হিগট। "PyMatching: ন্যূনতম-ওজন নিখুঁত ম্যাচিং সহ কোয়ান্টাম কোড ডিকোড করার জন্য একটি পাইথন প্যাকেজ"। কোয়ান্টাম কম্পিউটিং 3, 1-16 (2022) এ ACM লেনদেন।
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3505637

[30] ইউ উ, নমিতা লিয়ানাগে এবং লিন ঝং। "ভারিত গ্রাফগুলিতে ইউনিয়ন-ফাইন্ড ডিকোডারের ব্যাখ্যা" (2022)। arXiv:2211.03288.
arXiv: 2211.03288

[31] রবার্ট এন্দ্রে টারজান। "একটি ভাল কিন্তু লিনিয়ার সেট ইউনিয়ন অ্যালগরিদম নয়" এর দক্ষতা। ACM 22, 215-225 (1975) এর জার্নাল।
https: / / doi.org/ 10.1145 / 321879.321884

[32] শিলিন হুয়াং, মাইকেল নিউম্যান এবং কেনেথ আর ব্রাউন। "টরিক কোডে ত্রুটি-সহনশীল ওজনযুক্ত ইউনিয়ন-ফাইন্ড ডিকোডিং"। শারীরিক পর্যালোচনা A 102, 012419 (2020)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 102.012419

[33] LMK Vandersypen, H. Bluhm, JS Clarke, AS Dzurak, R. Ishihara, A. Morello, DJ Reilly, LR Schreiber, এবং M. Veldhorst. "কোয়ান্টাম ডটস এবং দাতাদের মধ্যে স্পিন কিউবিটগুলির ইন্টারফেসিং—–গরম, ঘন এবং সুসঙ্গত"৷ npj কোয়ান্টাম তথ্য 3, 34 (2017)।
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-017-0038-y

[34] অ্যান্ড্রু রিচার্ডস। "অক্সফোর্ড অ্যাডভান্সড রিসার্চ কম্পিউটিং বিশ্ববিদ্যালয়"। (2015)।
https://​doi.org/​10.5281/​zenodo.22558

[35] স্যাম জে গ্রিফিথস এবং ড্যান ই ব্রাউন। "ইউনিয়ন-ফাইন্ড কোয়ান্টাম ডিকোডিং ছাড়াই ইউনিয়ন-ফাইন্ড" (2023)। arXiv:2306.09767।
arXiv: 2306.09767

[36] বেন বারবার, কেন্টন এম বার্নস, টমাস বিয়ালাস, ওকান বুগডেসি, আর্ল টি. ক্যাম্পবেল, নিল আই. গিলেস্পি, কাউসার জোহর, রাম রাজন, অ্যাডাম ডব্লিউ রিচার্ডসন, লুকা স্কোরিক, ক্যানবার্ক টোপাল, মার্ক এল টার্নার এবং আব্বাস বি। জিয়াদ। "একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারের জন্য একটি রিয়েল-টাইম, মাপযোগ্য, দ্রুত এবং অত্যন্ত সম্পদ দক্ষ ডিকোডার" (2023)। arXiv:2309.05558।
arXiv: 2309.05558

[37] ডেভিড এস ওয়াং, অস্টিন জি ফাউলার এবং লয়েড সিএল হলেনবার্গ। "1% এর বেশি ত্রুটির হার সহ সারফেস কোড কোয়ান্টাম কম্পিউটিং"। শারীরিক পর্যালোচনা A 83, 020302 (2011)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 83.020302

[38] ইমানুয়েল নিল। "বাস্তবগতভাবে শব্দযুক্ত ডিভাইসের সাথে কোয়ান্টাম কম্পিউটিং"। প্রকৃতি 434, 39-44 (2005)।
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature03350

[39] অস্কার হিগট এবং ক্রেগ গডনি। "স্পার্স ব্লসম: ন্যূনতম-ওজন ম্যাচিং সহ প্রতি সেকেন্ডে এক মিলিয়ন ত্রুটি সংশোধন করা" (2023)। arXiv:2303.15933.
arXiv: 2303.15933

[40] অস্টিন জি. ফাউলার, অ্যাডাম সি. হোয়াইটসাইড এবং লয়েড সিএল হলেনবার্গ। "পৃষ্ঠের কোডের জন্য ব্যবহারিক শাস্ত্রীয় প্রক্রিয়াকরণের দিকে: সময় বিশ্লেষণ"। শারীরিক পর্যালোচনা A 86, 042313 (2012)।
https: / / doi.org/ 10.1103 / ফিজারিভা 86.042313

[41] ইউ উ এবং লিন ঝং। "ফিউশন ব্লসম: QEC এর জন্য দ্রুত MWPM ডিকোডার" (2023)। arXiv:2305.08307.
arXiv: 2305.08307

দ্বারা উদ্ধৃত

[১] স্যাম জে গ্রিফিথস এবং ড্যান ই. ব্রাউন, "ইউনিয়ন-ফাইন্ড কোয়ান্টাম ডিকোডিং বিনা ইউনিয়ন-ফাইন্ড", arXiv: 2306.09767, (2023).

[৩] আসমা বেনহেমাউ, কাব্য সহায়, লিংলিং লাও, এবং বেঞ্জামিন জে. ব্রাউন, "একটি রঙ-কোড ডিকোডার ব্যবহার করে পৃষ্ঠ-কোড ব্যর্থতা হ্রাস করা", arXiv: 2306.16476, (2023).

উপরের উদ্ধৃতিগুলি থেকে প্রাপ্ত এসএও / নাসার এডিএস (সর্বশেষে সফলভাবে 2023-11-14 13:28:32 আপডেট হয়েছে)। সমস্ত প্রকাশক উপযুক্ত এবং সম্পূর্ণ উদ্ধৃতি ডেটা সরবরাহ না করায় তালিকাটি অসম্পূর্ণ হতে পারে।

আনতে পারেনি ক্রসরেফ দ্বারা উদ্ধৃত ডেটা শেষ প্রয়াসের সময় 2023-11-14 13:28:31: ক্রসরেফ থেকে 10.22331 / q-2023-11-14-1183 এর জন্য উদ্ধৃত ডেটা আনা যায়নি। ডিওআই যদি সম্প্রতি নিবন্ধিত হয় তবে এটি স্বাভাবিক।

সময় স্ট্যাম্প:

থেকে আরো কোয়ান্টাম জার্নাল