量子誤り訂正は「揺さぶり」に反応するか? ―訂正結果の信頼度を判定する手法を提案―

2026-09-08 東京大学

本研究は、量子誤り訂正の復号結果に対する**信頼度を簡便・高速に判定する「解候補再重み付け(AR)法」**を提案したものである。通常の復号後、意図的に復号アルゴリズムの重み付けを変更して再度復号し、結果が変わらなければ信頼度が高いと判断して採用し、変化した結果を事後選択で除外する。多数の量子誤り訂正符号で検証し、大型BB符号では約7万回に1回というわずかな結果を除外するだけで、論理誤り率を60分の1以下に低減できることを示した。追加の量子ビットや量子回路変更を必要とせず、古典計算機上で1~2回の追加復号を行うだけで実装できる点も特徴である。量子計算に加え、ベル状態や秘密鍵、魔法状態などの高品質な量子情報リソース生成への応用も期待される。

量子誤り訂正は「揺さぶり」に反応するか? ―訂正結果の信頼度を判定する手法を提案―
手法のイメージ図

<関連情報>

qLDPC符号のためのシンプルで効率的かつ汎用的な事後選択復号法 Simple, Efficient, and Generic Postselection Decoding for qLDPC Codes

Haipeng Xie, Nobuyuki Yoshioka, Kento Tsubouchi, and Ying Li
Physical Review Letters  Published: 8 September, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/sv11-f78l

Abstract

Quantum error correction is indispensable for scalable quantum computation. Although encoding logical qubits substantially enhances noise resilience, achieving logical error rates low enough for practical algorithms remains challenging on existing hardware. Here, we introduce argument reweighting, a simple and broadly applicable postselection decoding strategy that boosts the performance of maximum-likelihood-type decoders, including minimum-weight perfect matching and belief-propagation families. The method suppresses logical errors by performing additional decoding rounds under reweighted error models, enabling acceptance of high-confidence syndrome outcomes. Circuit-level simulations across multiple decoders and qLDPC codes show that argument reweighting substantially suppresses logical errors, requiring a rejection rate of only 1.44 ×10−5 to reduce the logical error rate by almost 2 orders of magnitude for the [[144,12,12]] bivariate bicycle code. These results establish argument reweighting as a practical and resource-efficient approach for enhancing quantum fault tolerance.

1701物理及び化学
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