超越泡利随机误差的量子纠错模拟
量子纠错(QEC)作为容错量子计算(FTQC)的核心技术,其设计和验证主要基于表现良好的泡利随机误差模型。但在实际应用中,QEC协议会遭遇大量其他误差——相干误差和非泡利误差——这些误差对量子电路的影响与随机泡利误差截然不同。由于经典模拟成本呈指数级增长,迄今为止这些误差对QEC和FTQC协议的影响仍难以预测。本研究揭示了如何精确高效地建模相干和非泡利误差对FTQC的影响,并系统分析了此类误差对表面码与双变量自行车码的校验子提取、以及对魔术态制备的影响。分析表明:相较于等效随机误差,相干误差可能改变容错阈值、增加魔术态制备的时空成本,并使逻辑错误率提升一个数量级。这些分析得益于一项新技术——该技术能将任何马尔可夫电路级误差模型(只要误差率足够小)映射为FTQC电路的探测器误差模型(DEM)。生成的DEM支持蒙特卡洛方法估算逻辑错误率及噪声自适应解码,其参数可通过解析方式与底层物理噪声参数关联,从而实现近似强模拟。

