通用量子LDPC码的综合征提取电路最优编译

量子纠错码(QECC)是构建能够输出可靠结果的大规模量子计算机的核心要素。作为传统表面码的有力竞争者,量子低密度奇偶校验(qLDPC)码正迅速崛起:它们在保持合理物理比特连接需求的同时,提供了更高的编码率。尽管已有大量编码构造方案,但这些设计(其中部分仍停留在纯理论阶段)与电路级部署之间仍存在显著鸿沟。该工作提出Auto-Stabilizer-Check(ASC)——一个能针对任意qLDPC码生成深度最优症状提取电路的通用编译框架。ASC通过利用奇偶校验矩阵的稀疏性,并开发X与Z稳定子测量子程序的交换特性,来搜索最优编译方案。通过迭代调用SMT求解器,ASC在获得满足性赋值时返回深度最优解,在求解器超时情况下返回近优解。值得注意的是,ASC为IBM提出的开放问题提供了首个确定性答案:对于其工作中报告的所有双变量自行车(BB)码实例,该编译器证实不存在深度为6的症状提取电路。此外,通过将ASC与端到端评估框架(在电路级噪声模型下评估不同编译设置)集成,相较于即时(ASAP)调度和基于着色调度方案,ASC将通用qLDPC码的电路深度降低约50%,逻辑错误率平均抑制7-8倍。该框架显著减少了人工设计成本,展现出作为加速qLDPC码硬件部署关键组件的强大潜力。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-23 02:43

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