通过码切换实现量子LDPC码的单次通用性
码切换是量子纠错中一项强有力的技术,它能够整合不同编码方案的互补优势来实现容错的通用量子计算。然而,现有封装了广义晶格手术方法的码切换协议通常需要多轮测量来确保容错性,或面临编码率低下的问题。该研究团队提出了一种基于高编码率量子码的单次切换协议,通过创新性地在恒定编码率的二维超图积码与高编码率三维超图积码之间进行单次切换——这种技术可视为邦宾色码维度跃迁与希尔曼高维拓扑码单次晶格手术的推广——实现了具备以下特征的“单次通用性”:(1)单次纠错能力;(2)单次态制备机制;(3)采用恒定深度电路实现的通用逻辑门与逻辑测量。研究人员在对抗性噪声和局部随机噪声模型下均证明了该协议的容错性,并提出了一种极为简化的三维超图积码构造方法,通过放宽对扩展图和局部码的选择限制大幅拓展了优质参数编码的搜索空间。这项工作绕过了传统魔法态蒸馏的需求,为降低通用容错量子计算的时空开销开辟了新路径。