高性能细胞自动机解码器用于量子重复码与环面码
在大型量子计算机上执行量子算法需要极低的逻辑错误率，这就要求开发可扩展的解码架构。局部解码器是完成这一任务的理想候选方案，因为它们能规避全局解码策略固有的通信与数据处理瓶颈。细胞自动机（CA）解码器作为一类独特的局部解码器，为实现实际应用所需的低延迟实时解码提供了可行路径。本研究提出SCALA（具有局部吸引效应的信号细胞自动机）——一种适用于量子重复码与环面码的新型非层级化细胞自动机解码器。通过将SCALA与Harrington[35]提出的层级化CA解码器进行对比评估，该工作首次实现了非层级化与重整化群式局部解码策略的直接性能比较。研究团队从性能、可扩展性和鲁棒性三个核心维度对SCALA进行了系统表征：结果显示该解码器在环面码上实现了约7.5%的码容量阈值（p_c≈7.5%），并表现出p_L∝p^(d/4)的优异亚阈值缩放特性；在可扩展性方面，非层级化设计确保局部计算资源与系统规模无关，形成了适合硬件实现的模块化局部架构；最后，SCALA对量子比特测量误差及解码器内部噪声展现出卓越的耐受性，这对噪声硬件上的实时解码具有关键意义。这些研究成果确立了SCALA作为高性能、可扩展且鲁棒的局部解码器，在可扩展量子纠错领域的重要地位。
