最近邻门就是所需的一切:平面网格上的高速率量子低密度奇偶校验码

高性能量子低密度奇偶校验码有望大幅降低容错量子计算的开销,但大多数构造方案需要长程连接或量子比特穿梭,这两者在超导架构中都难以实现。该团队首次提出一类兼具平面开放边界布局、有限尺寸优势超越表面码,并仅利用方形网格量子比特上的最近邻门实现综合征提取的量子低密度奇偶校验码。核心思想在于动态生成校验-数据连接:最近邻iSWAP行走既能定义稳定子支撑,又能实现其测量,从而避免了对长程硬件图的需求。由此产生的电路实现了与码尺寸无关的最优恒定深度稳定子测量,并通过在每次综合征提取轮次中交换校验量子比特与数据量子比特的角色,自然地从系统中消除泄漏。该工作发现了诸如[[323,14,15]]码这样的有限尺寸实例,其编码效率比旋转表面码贴片高出近一个数量级。在每逻辑量子比特约30个电路量子比特的情况下,最佳方向性瓦片码布局相对于旋转表面码存储器,可将每逻辑每轮逻辑错误率降低高达三个数量级。这些结果表明,量子低密度奇偶校验码的优势能够在严格编译为平面最近邻电路后得以保留,使低开销容错存储器更接近近期硬件。
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提交arXiv: 2026-06-17 18:14

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