量子低密度奇偶校验码
量子纠错(QEC)是量子计算的基石,能够在存在噪声的情况下实现可靠的信息处理。稀疏稳定子码——通常被称为量子低密度奇偶校验(QLDPC)码——近年来已成为QEC研究的前沿领域。这可以归因于几个关键因素:首先,经典LDPC码具有低复杂度的置信传播迭代译码和接近容量的性能,这促使研究者早期就对QLDPC码产生兴趣;其次,使用QLDPC码实现恒定开销容错的结果,推动了对突破码长n与最小距离√n比例长期限制的码族的探索。这导致了QLDPC码构造的最新突破——结合高效译码算法与基于QLDPC编码量子信息的容错协议开发,为低开销、容错量子计算提供了可行路径。然而,尽管潜力巨大,挑战依然存在,特别是在构建和译码有限长码时需考虑(或有效利用)量子硬件的特定特性,如连接性、拓扑结构、原生门组和噪声模型等。本文针对不具备或仅具备有限量子力学背景的信息论学者,深入剖析QLDPC码及其迭代译码器,探讨理论基础、量子信道的独特属性,并阐述关键码构造与译码算法,最终凸显QLDPC码在量子信息科学领域的影响与未来前景。