葡萄藤码:平面正方形网格上的低开销量子LDPC码
表面码是实现大规模量子计算的一条有前景的途径,它仅需要适用于超导硬件的最近邻门操作。然而,表面码会带来巨大的量子比特开销。新型量子低密度奇偶校验码有望降低开销,但需要难以在超导平台上实现的长程连接。在此,该工作引入了“藤蔓码”——一种可在平面方格上通过超导平台原生支持的最近邻双量子比特门(iSWAP和CZ)实现的qLDPC码。该方法推广了Gehér等人(2025)近期提出的局限于环面上的“定向码”。相比之下,藤蔓码具有开放边界条件,并通过路由量子比特辅助构建。该团队进行了广泛的数值搜索,发现了有前景的候选藤蔓码,例如[[121,4,6]]、[[221,6,7]]和[[234,9,6]]码。研究人员验证了电路距离,并表明在电路距离为7时,相对于表面码,所需的数据和测量量子比特可减少约28%。即使计入路由量子比特,藤蔓码所需的总量子比特数也少于表面码(例如,在电路距离10时减少约18%),且预期在更高距离下优势会更加显著。该工作进行了电路级噪声模拟,以证明在现实噪声模型和近期噪声率 \(10^{-3}\) 下,藤蔓码可以在使用更少量子比特的同时,性能优于表面码。该团队给出了稳定子权重最高为9的所有独特藤蔓码的详尽列表。研究人员还引入了“翻转藤蔓码”,其具有单量子比特横向Clifford门,可用于容错逻辑和魔法态培育。此外,该工作还构建了藤蔓码的广义开放边界示例,这些边界超越了表面码和拼贴码常见的X/Z边界。
量科快讯
19 小时前
21 小时前
1 天前
1 天前
1 天前
1 天前

