分析量子纠错的解码器
量子纠错(QEC)通过将逻辑信息编码到多个物理量子比特中并周期性测量奇偶校验来检测错误,从而实现在有噪硬件上的可靠计算。解码器作为经典算法,利用这些测量结果推断最可能发生的错误,使系统能够进行纠正。解码器的准确性——即其做出错误猜测的罕见程度——直接决定了可可靠执行的量子计算规模。面对众多竞争性解码算法,QEC系统设计者需要可靠的方法来评估它们。目前主流方法是使用蒙特卡洛模拟来评估解码器,但模拟存在若干缺陷,例如需要大量样本才能获得低方差估计。 该工作开发了一种评估解码器的新型系统分析方法。研究人员为QEC程序核心语言引入了一种新颖的形式语义,该语义捕获了事实上的标准Stim电路格式,为容错量子系统设计这一新兴领域提供了理论基础。给定一个QEC程序和解码器,该验证器可量化解码器的准确性及其对物理错误率漂移的鲁棒性。该方法包含两个关键组件:(i) 对可能错误空间的结构化搜索;(ii) 约束多项式优化核心。全面实验评估表明,该方法性能可超越模拟技术——尤其在低错误率状态下,并能用于量化解码器在物理错误率区间内的鲁棒性。

