迈向可重构原子阵列的超高速量子纠错
量子纠错技术被普遍认为是大规模量子计算的关键要素,但所需的量子比特开销仍是核心挑战。量子低密度奇偶校验码可通过高编码率显著降低这一开销,然而实际逻辑错误率下的有限规模实例通常仅能实现约1/10或更低的编码率。本研究基于笠井近期提出的超高编码率结构,在底层仿射置换矩阵中发现了新的结构条件,使得超过1/2的编码率与可重构中性原子阵列的高效实现相兼容。这些条件定义了一个协同设计的超高编码率量子码家族,可在实际并行控制约束下支持高效的症候群提取和原子重排。通过采用兼具高精度与良好吞吐量的分层解码器,我们在p=0.1%的电路级噪声模型下测试了性能:采用[[2304,1156,≤14]]编码时实现每逻辑位每轮次1.3+3.0−0.9×10−13错误率,采用[[1152,580,≤12]]编码时实现2.9+3.1−1.5×10−11错误率。这些结果接近万亿量级操作可靠性标准,凸显了该编码家族在实用化超高编码率量子纠错领域的潜力。

