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Descrição Detalhada da Publicação
GPU-Accelerated Syndrome Decoding for Quantum LDPC Codes below the 63 microsecond Latency Threshold
Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers
Ano (publicação definitiva)
2025
Língua
Inglês
País
Estados Unidos da América
Mais Informação
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Abstract/Resumo
This paper presents a GPU-accelerated decoder for quantum low-density parity-check (QLDPC) codes that achieves sub-63 microseconds latency, below the surface code decoder's real-time threshold demonstrated on Google's Willow quantum processor. While surface codes have demonstrated below-threshold performance, the encoding rates approach zero as code distances increase, posing challenges for scalability. Recently proposed QLDPC codes, such as those by Panteleev and Kalachev, offer constant-rate encoding and asymptotic goodness but introduce higher decoding complexity. To address such limitation, this work presents a parallelized belief propagation decoder leveraging syndrome information on commodity GPU hardware. Parallelism was exploited to maximize performance within the limits of target latency, allowing decoding latencies under 50 microseconds for [[784, 24 , 24 ]] codes and as low as for smaller codes, meeting the tight timing constraints of superconducting qubit cycles. These results show that real-time, scalable decoding of asymptotically good quantum codes is achievable using widely available commodity hardware, advancing the feasibility of fault-tolerant quantum computation beyond surface codes.
Agradecimentos/Acknowledgements
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Palavras-chave
Quantum Error Correction,Quantum LDPC codes,GPU Acceleration,Belief Propagation Decoding,Low-Latency Decoding,Fault-Tolerant Quantum Computation
Classificação Fields of Science and Technology
- Ciências da Computação e da Informação - Ciências Naturais
- Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática - Engenharia e Tecnologia
Registos de financiamentos
| Referência de financiamento | Entidade Financiadora |
|---|---|
| UID/50008 | FCT/MECI |
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