横贯非克利福德门在qLDPC码上突破N距离壁垒及受量子启发的具有ℤ₂收缩自由的几何
历史上,量子低密度奇偶校验(LDPC)码在N个量子比特下长期存在N^1/2距离障碍,直至最近光纤束码的发现[1]。一个未解难题是:在保持横向非克利福德门操作能力的同时,能否突破该距离限制?围绕这一方向,自三维色码发现以来长期存在的LDPC稳定子码N^1/3距离障碍,直到近期才被实现Ω(N)距离的构造方案所突破[2]。本工作通过将三个优质qLDPC码进行同调积运算,结合Freedman-Hastings码-流形映射及三重杯积实现横向CCZ门,进一步突破了N距离障碍。所得编码方案达到Ω(N^2/3)距离(X距离为Θ(N)线性阶)和Θ(N^2/3)维度,可单次容错制备Θ(N^1/3)个独立逻辑CCZ魔幻态(“魔幻态喷泉”),无需提纯过程。这一新型量子码还启发发现了一类奇异的3q维流形ℳ族,其同时展现了ℤ2-(q,2q)幂律收缩自由度和2q维子流形间Θ(vol(ℳ))量级的三重交点特性。
