实现二维通用性的非泡利码高阈值解码

拓扑编码具有许多理想特性,可实现开销相对较低的容错量子计算。然而这类编码的核心挑战在于如何在有限连接性条件下实现低开销的通用门集合。该研究工作探索了一种非泡利稳定子码,可用于在严格二维拓扑环面码与表面码上完成通用门集合。该非泡利码的容错校验子提取需要运行中的X纠错操作,这是与传统泡利码的关键差异。研究团队构建并基准测试了即时匹配解码器(JIT)以可靠判定这些纠错操作。在物理错误与测量错误等概率发生的唯象错误模型下,发现其错误阈值高达≈2.5%,接近全校验子历史解码器≈2.9%的水平。通过有限尺寸标度分析,该团队估算了阈值以下逻辑错误率的缩放规律,验证了其在物理错误率与系统尺寸两方面的指数级抑制效应。电路中的非克利福德门会使解码阈值从≈2.9%降至≈1.8%(使用朴素解码器时),此时需引入针对Z错误的二次全局解码步骤。研究证明通过利用X纠错信息可优化Z解码过程,将阈值提升至≈2.2%。这些结果表明二维编码中的非克利福德逻辑性能可与二维量子存储器相媲美。该研究提出的高效基准测试与解码形式可直接推广至更广泛的CSS码族——其X稳定子被对角克利福德算子扭曲,以及由CCZ、CS和T门增强的类CSS时空电路所定义的变体。

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提交arXiv: 2026-04-02 13:39

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