Lottery BP: 대규모 양자 오류 수정 코드에서 효율적인 디코딩 알고리즘

요약

본 논문은 대규모 양자 오류 수정 코드(QECC)의 실시간 디코딩을 위한 효율적이고 확장 가능한 알고리즘인 'Lottery BP'를 제안합니다. Lottery BP는 기존 확률적 전파(BP) 방식 대비 높은 정확도 향상을 제공하며, Syndrome vote 전처리 단계를 통해 다중 라운드 오류 측정의 지연 시간 및 백로그 문제를 해결합니다. 또한, 로컬 디코더와 글로벌 디코더를 결합한 'PolyQec' 아키텍처와 PyTorch 기반의 유연하고 빠른 시뮬레이터 'Syndrilla'를 개발하여 양자 컴퓨팅 분야의 실질적인 발전에 기여했습니다.

핵심 포인트

• Lottery BP: 기존 BP 대비 2~8 orders of magnitude 높은 디코딩 정확도를 제공하는 새로운 알고리즘을 제안함.
• Syndrome vote 전처리 단계 도입으로 다중 라운드 오류 측정의 지연 시간(latency) 및 백로그 문제를 효과적으로 완화함.
• PolyQec 아키텍처는 Lottery BP를 로컬 디코더로, OSD를 글로벌 디코더로 활용하여 계산 비용을 절감하고 효율성을 극대화함.
• Syndrilla: PyTorch 기반의 모듈식 디코딩 시뮬레이터를 개발하여 새로운 디코더의 평가 및 비교를 용이하게 하고 GPU 가속을 지원함.