利用模拟退火算法实现XZZX码的快速准确解码器
XZZX码是表面码的一种变体,旨在解决现实量子器件中的偏置噪声问题。针对XZZX码,该研究团队提出了一种基于模拟退火(SA)的解码器。由于其简单的基于马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)的算法特性,该SA解码器能够轻松实现高效并行化。为准备SA的初始配置,研究人员建议采用通过贪婪匹配图算法解码器获得的恢复链。尽管实际量子器件中通常假设存在Z偏置噪声,但该工作重点研究了Y偏置噪声场景——在这种场景下最小权重完美匹配(MWPM)算法会失效。 针对仅数据量子位发生错误的码容量噪声模型,数值模拟证实该SA解码器比MWPM解码器更精确。更重要的是,该SA解码器达到了与整数规划最优解码器(CPLEX解码器)相当的精度水平。在贪婪匹配解码器中,研究人员通过随机确定具有相同距离的错误校验子匹配对顺序,这种随机性为SA提供了多样化的初始配置,从而加速了SA解码器的收敛速度。 通过对比SA解码器、CPLEX解码器和矩阵乘积态(MPS)解码器(三者均能有效处理Y偏置噪声)的解码时间,该团队证实并行化后的SA解码器速度最快。这一结果表明,将贪婪匹配算法与SA解码器相结合具有实际应用于量子计算的潜力。
