SOME:对称独热匹配选举器——一种用于量子纠错的轻量级微秒解码器

传统量子纠错(QEC)解码器如最小权重完美匹配(MWPM)和并查集(UF)虽分别具有高阈值和快速解码优势,但都存在拓扑复杂度高的问题。相比之下,基于伊辛模型的解码器虽降低了拓扑复杂度,却需要大量解码时间。该研究团队提出了一种新型解码器——对称独热匹配选择器(SOME),其创新性地将QEC解码任务重构为二次无约束二进制优化(QUBO)问题,称为独热QUBO(OHQ)。该模型中每个变量代表一对翻转校验子是否匹配,而两者间的错误概率则编码为相互作用系数(权重),约束条件确保每个翻转校验子仅被匹配一次。OHQ的有效解对应着以对称独热编码为特征的自逆置换矩阵。 为实现OHQ高效求解,SOME将解码任务重构为构建总权重最小的置换矩阵:首先从权重最小的校验子对中初始化候选矩阵,随后按权重升序迭代添加校验子对,最终选择总能量最低的置换矩阵。实验表明,SOME在单线程商用CPU上实现了变量数量最高99.9倍的缩减,并将解码时间从毫秒级缩短至微秒级。OHQ在物理错误率高达10.5%时仍保持性能,超越了MWPM@的已知最高阈值纪录。

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