二元自行车量子纠错码的置信传播收敛性预测

解码双变量自行车(BB)量子纠错码通常需要信念传播(BP)算法,当BP无法收敛时还需进行有序统计解码(OSD)后处理。目前判断BP能否在给定校验子下收敛,必须等到BP完全运行完毕。该研究团队发现,通过单一模运算即可提前预测收敛性:若校验子缺陷数能被码的列权重w整除,BP极大概率会收敛(在错误率p≤0.001时达100%,p=0.01时降至87%);反之BP失败概率≥90%。其机制具有结构性——每个物理数据误差会精确激活w个稳定子,因此缺陷数不被w整除即意味着存在BP模型空间之外的测量误差。 在列权重w=2、3、4的五种BB码上验证表明,在现象学噪声模型下(p=0.001),模w预测法作为收敛分类器的AUC值高达0.995,显著优于其他所有校验子特征(次优方案AUC仅0.52)。假阳性率实测符合O(p^2.05)标度律(R^2=0.98),与命题2的理论界限一致。在模w=0却BP失败的案例中,82%存在权重2的数据误差簇,直接验证了主要失效机制。该预测对BP调度策略和解码器变体(包括量子LDPC码最强增强算法Relay-BP)具有不变性。该成果可直接应用于IBM计划2026-2028年部署的Gross码[[144,12,12]]和双Gross码[[288,12,18]]。
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提交arXiv: 2026-04-09 09:03

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