在面心立方晶格上实现67%编码率的CSS码:基于权重12稳定子的[[192,130,3]]量子纠错码
该团队在面心立方(FCC)晶格上构建了一个三维Calderbank-Shor-Steane(CSS)稳定子码。物理量子比特位于晶格边缘(配位数K=12):X稳定子作用于八面体空隙,Z稳定子作用于顶点,二者权重均为12。计算验证确认了CSS有效性(在GF(2)域上满足H_X·H_Z^T=0),并揭示k=2L³+2个逻辑量子比特:当L=4时k=130,L=6时k=434,编码率分别达到67.7%和67.0%。通过穷举消除所有权重≤2的候选(在(n choose 2)次检查下可处理)并结合构造性权重-3非稳定子码字,严格证明了最小距离d=3。代码参数在L=4时为[[192,130,3]],L=6时为[[648,434,3]]。该编码率比立方三维环面码高出24倍(后者在d=4时仅2.8%),尽管距离较低(d=3对比d=4);此比较跨越了不同距离。高编码率源于结构盈余:FCC晶格具有3L³条边但仅有L³-2个独立稳定子约束,剩余k=2L³+2个逻辑自由度。该工作提供了适配FCC几何结构的最小权重完美匹配(MWPM)解码器,在p=0.001时展示了10倍编码增益(p=0.0005时达63倍),并讨论了在中性原子和光子平台上实现容错量子计算的意义。
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