卢浮宫:通过扩展量子指令集的路由放宽量子LDPC码的硬件要求

广义自行车码(GB码)作为一类具有前景的量子低密度奇偶校验码,以其高编码率和相对局域的量子比特连接性为特征。其中被称为双变量自行车码(BB码)的子类,由于与超导量子处理器上的双层连接架构兼容而备受关注。然而,BB码的关键局限在于其高量子比特连接度要求(6度),这会加剧系统对噪声的敏感性。 基于近期在单芯片上实现多双量子比特门的进展,该研究团队提出Louvre框架——一种基于路由设计的方案,旨在降低GB码的量子比特连接要求。具体而言,Louvre-7在保持综合征提取电路深度的同时实现降度,而Louvre-8通过小幅增加电路深度进一步优化连接性。应用于BB码时,这两个方案可分别将平均连接度降至4.5和4。值得注意的是,Louvre能消除部分易出错的长程连接,这一优势显著区别于现有方法。 数值模拟表明,Louvre-7的逻辑错误率与标准GB码综合征提取电路相当,而Louvre-8仅带来轻微错误率代价。此外,通过重新排序电路中的部分门操作,该方案可在不降低性能的前提下缩短耦合器长度。尽管主要分析针对周期性边界条件下的GB码,研究人员还探讨了Louvre在开放边界晶格和含缺陷网格中的适应性,凸显其在实际量子纠错架构中的广泛适用潜力。

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