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GPU-Accelerated Syndrome Decoding for Quantum LDPC Codes below the 63 μs Latency Threshold

Ferraz, Oscar und Coelho Coutinho, Bruno Gabriel und Falcao, Gabriel und Gomes, Marco und Monteiro, Francisco A. und Silva, Vitor (2025) GPU-Accelerated Syndrome Decoding for Quantum LDPC Codes below the 63 μs Latency Threshold. Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers, 2026-10-01, Monterey, Californai, USA.

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758kB

Offizielle URL: https://arxiv.org/abs/2508.07879

Kurzfassung

This paper presents a GPU-accelerated decoder for quantum low-density parity-check (QLDPC) codes that achieves sub- s 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 s for [[, , ]] codes and as low as s 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.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/216993/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vorlesung)
Titel:GPU-Accelerated Syndrome Decoding for Quantum LDPC Codes below the 63 μs Latency Threshold
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ferraz, OscarNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Coelho Coutinho, Bruno Gabrielbruno.coelhocoutinho (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Falcao, GabrielNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gomes, MarcoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Monteiro, Francisco A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Silva, VitorNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:Quantum error correction, GPU-accelerated error correction
Veranstaltungstitel:Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers
Veranstaltungsort:Monterey, Californai, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:1 Oktober 2026
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Cybersicherheit für autonome und vernetzte Systeme [KNQ]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation
Institut für Kommunikation und Navigation > Satellitennetze
Hinterlegt von: Coelho Coutinho, Bruno Gabriel
Hinterlegt am:30 Sep 2025 14:14
Letzte Änderung:30 Sep 2025 14:14

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