定向编码:一种适用于六边形和方形网格连接硬件的新型量子LDPC码族

在该论文中,该研究团队构建了一类名为“方向性编码”的新型量子低密度奇偶校验(qLDPC)码族。该编码方案在性能上超越旋转平面码(RPC),同时天然符合广泛采用的方形网格连接要求,部分编码甚至适配更稀疏的六边形网格。其核心创新在于利用超导量子比特的天然本征门——iSWAP门,构建无需长程连接或额外连接度的稳定子测量电路。通过基于超导体系的电路级泡利噪声模型,研究人员数值评估了编码4、6和12个逻辑量子比特的方向性编码性能,并与当前最主流的RPC和双变量自行车(BB)码进行了对比。具体而言,在物理错误率p=10^-3条件下,距离值达10时,方向性编码仅需25-66.67%的物理量子比特即可实现优于RPC的量子纠错性能。该发现标志着量子纠错编码设计的重大突破,表明低开销容错量子计算可能无需复杂的长程高连接度硬件支持。

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