可编程二维环面架构上的量子LDPC码高效路由方案

量子低密度奇偶校验码是实现可扩展容错量子计算的重要候选方案。其中,双变量自行车(BB)码相较于表面码具有更高的编码率和更大的码距优势。但这类编码需要长程稳定子测量,在连接性受限的实际硬件平台(如超导电路)上实现面临重大挑战。本研究提出了一种创新的软硬件协同设计方案,通过可编程通信网络架构解决这些限制。该方案采用二维环形振荡器网络作为柔性通信介质,将各节点量子比特互联,将所需长程耦合器数量从O(n)降至O(n)。双轨量子比特配合原生门操作(包括交换-等待-交换门和分束器SWAP门),确保长程双量子比特门操作兼具高保真度和低延迟特性。研究团队进一步利用编码对称性优化比特布局和路由算法,实现了长程双量子比特门操作的并行化最大化,在保证低症候群提取周期时长的同时维持了编码长度可扩展性。基于实验硬件参数的真实噪声建模电路级仿真显示,[[18,4,4]] BB码每个逻辑量子比特每周期的逻辑错误率为3.06%,较现有实验结果降低2.6倍。这些发现为实现低开销大规模容错量子计算提供了实用技术路线,并指明了关键技术进步方向。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-20 18:14

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