稀疏Mamba解码器用于量子纠错:表面码症候群的以缺陷为中心的高效处理
量子纠错(QEC)是构建容错量子计算机的关键,它需要同时具备高精度、快速和可扩展性的解码器。当前最先进的神经解码器虽然能达到高精度,但无论实际错误率如何,它们都要处理大小为 \(O(d^2 R)\) 的完整密集症候群阵列,其中 \(d\) 是码距,\(R\) 是测量轮数。在物理相关的错误率(\(p \sim 0.1\%\))下,症候群中只有不到5%的条目包含活跃的检测事件——然而现有解码器仍要处理整个症候集体积。该团队提出了稀疏Mamba解码器(SMD),这是一种以缺陷为中心的神经解码器,仅处理 \(k\) 个活跃的检测事件,每个缺陷使用13维特征表示,并采用Mamba状态空间主干架构,实现了 \(O(k)\) 的复杂度。在去极化噪声、均匀电路级噪声、SI1000噪声和谷歌Sycamore实验基准测试中,SMD在SI1000噪声下(\(d \le 5\))将MWPM逻辑错误率降低了最多49%,其运行速度比Tesseract近MLD解码器快95-467倍,比Belief Matching快232-463倍,并且在均匀电路级噪声下,对于 \(d = 3-9\) 的码距,能保持近乎恒定的延迟(24-57微秒)。在Sycamore实验数据集上,SMD集成模型匹配或略微超越了Varbanov等人提出的密集Mamba解码器。所有结果均在商用NVIDIA GPU上获得,参数量为750万至1600万,无需专用加速器。

