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J-GLOBAL ID：202402267919607165   整理番号：24A1086115

極低温不揮発FPGAを対象とした誤り耐性量子コンピュータ向け表面符号復号器のRTL設計

RTL Design of Surface Code Decoder for Fault-Tolerant Quantum Computers Targeting Cryogenic Non-volatile FPGAs

著者 (7件)： 中村徹舟 (九大) ,  宮村信 (ナノブリッジ・セミコンダクター) ,  井上弘士 (九大) ,  川上哲志 (九大) ,  阪本利司 (ナノブリッジ・セミコンダクター) ,  多田宗弘 (ナノブリッジ・セミコンダクター) ,  谷本輝夫 (九大)
資料名： 情報処理学会論文誌トランザクション コンピューティングシステム(Web)  (情報処理学会論文誌 コンピューティングシステム(Web))
巻： 17  号： 1  ページ： 13-25 (WEB ONLY)  発行年： 2024年03月26日 
JST資料番号： U0477A  ISSN： 1882-7829  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 量子ハードウェアは高いエラー率を示すため,量子誤り訂正技術の実現が不可欠である.特に,表面符号は高いエラー訂正性能を持つ誤り訂正符号として注目されている.本研究では,極低温環境で動作可能なNanoBridge-FPGAへの実装を目指し,iterative greedyアルゴリズムを用いた表面符号復号器のRTL設計を行った.設計した復号器は,先行研究と同じ誤りシミュレータを用いて動作検証を行い,レイテンシ・使用リソース量の評価も行った.さらに,NanoBridge-FPGAへの論理合成・配置配線も行い,使用リソース量を確認した.(著者抄録)

シソーラス用語： *量子コンピュータ ,  *復号器 ,  *符号器 ,  *FPGA ,  *回路設計 ,  耐性 ,  極低温
準シソーラス用語： *RTL ,  誤り耐性 ,  *符号化器

分類 (2件)： 入出力インタフェイス  (JC04040J) ,  その他の計算機  (JC06020B)

引用文献 (25件)：

• Hornibrook, J.M., Colless, J.I., ConwayLamb, I.D., Pauka, S.J., Lu, H., Gossard, A.C., Watson, J.D., Gardner, G.C., Fallahi, S., Manfra, M.J. and Reilly, D.J.: Cryogenic Control Architecture for Large-Scale Quantum Computing, Phys. Rev. Appl., Vol.3, p.024010 (online), DOI: 10.1103/PhysRevApplied.3.024010 (2015).
• Miyamura, M., Sakamoto, T., Bai, X., Tsuji, Y., Morioka, A., Nebashi, R., Tada, M., Banno, N., Okamoto, K., Iguchi, N., Hada, H., Sugibayashi, T., Nagamatsu, Y., Ookubo, S., Shirai, T., Sugai, F. and Inaba, M.: NanoBridge-Based FPGA in High-Temperature Environments, IEEE Micro, Vol.37, No.5, pp.32-42 (online), DOI: 10.1109/MM.2017.3711648 (2017).
• Ueno, Y., Kondo, M., Tanaka, M., Suzuki, Y. and Tabuchi, Y.: QECOOL: On-Line Quantum Error Correction with a Superconducting Decoder for Surface Code, Proc. 58th ACM/IEEE Design Automation Conference, DAC ’21, pp.451-456, IEEE (online), DOI: 10.1109/DAC18074.2021.9586326 (2021).
• Suzuki, Y., Sugiyama, T., Arai, T., Liao, W., Inoue, K. and Tanimoto, T.: Q3DE: A fault-tolerant quantum computer architecture for multi-bit burst errors by cosmic rays, Proc. 55th IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture, MICRO-55, pp.1110-1125, IEEE (online), DOI: 10.1109/MICRO56248.2022.00079 (2022).
• Holmes, A., Jokar, M.R., Pasandi, G., Ding, Y., Pedram, M. and Chong, F.T.: NISQ+: Boosting Quantum Computing Power by Approximating Quantum Error Correction, Proc. ACM/IEEE 47th Annual International Symposium on Computer Architecture, ISCA ’20, pp.556-569, IEEE (online), DOI: 10.1109/ISCA45697.2020.00053 (2020).

タイトルに関連する用語 (7件)： 極低温 ,  FPGA ,  誤り耐性 ,  量子コンピュータ ,  符号復号 ,  RTL ,  設計