电梯码:面向偏置噪声下资源高效量子存储的级联编码

偏置噪声量子比特(其中某类错误如X/Y型错误较Z型错误显著受抑制)可大幅降低量子纠错的开销。矩形表面码或XZZX码等方案在偏置噪声下虽能减少量子比特开销,但仍存在局限:矩形表面码阈值较低,XZZX码则需双倍物理比特才能维持与表面码相同的码距。该工作提出了一种二维局域码构造方案,在噪声偏置η≥7×10⁴时性能超越现有方案,当pz=10⁻³且η=2×10⁶时,量子比特开销降低超50%即可实现10⁻¹²的逻辑错误率。 该方案基于两级经典码的级联:内层采用相位翻转重复码,外层则通过逻辑层实现的高速率比特翻转码,从而规避设备连接限制。研究表明,在强偏置噪声下,应在编码方案的不同层级分别处理相位翻转与比特翻转错误——内层码需优先保证相位翻转错误的高阈值,外层码则应优化编码速率效率。当噪声偏置足够强时,高速率外层码可将残余比特翻转错误的校正开销控制在重复码自身量级,显著低于现有方案所需开销。
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提交arXiv: 2026-01-15 19:00

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