层码中的部分自校正
有限温度下大规模量子信息的存储需要一种自主可靠的量子硬盘,即自纠错量子存储器。在三维空间中寻找自纠错量子存储器是一个长期悬而未决的难题。最新提出的层状编码(Layer Codes)在三维空间中实现了编码参数和逻辑能障的最佳可扩展性,这些特性为实现自纠错提供了诱人的前景。 该工作表明,基于优质量子坦纳编码(Quantum Tanner Codes)的层状编码家族展现出部分自纠错能力。其存储时间随系统线性尺寸呈指数增长,直至达到一个与温度倒数呈指数关系的长度尺度。在此临界尺度下,存储时间随温度倒数呈现双指数增长。 为验证这一结论,研究人员设计了一种级联匹配解码器,将三轮并行化最小权重完美匹配与优质量子坦纳编码解码器相结合。研究证明,这种解码器能使层状编码家族纠正能量屏障恒定比例和编码距离恒定比例范围内的错误。该成果使层状编码成为三维空间中部分自纠错存储器的领先候选方案。 尽管这些编码尚未在热力学极限下实现严格自纠错,但该研究凸显了这类三维局域编码的巨大潜力——其具有快速的编码距离增长与逻辑量子比特扩展能力、高效解码器性能,以及在宽参数范围内保持的持久存储时间。