量子错误校正

概览

量子错误修正可以保护计算不至于出现脱节,出错的门和测量断层. 由于未知的量子状态无法被复制,直接检查会干扰它而使逻辑克比特在代码空间上非局部地表现. 仔细选择的等分测量结果揭示出一种错误综合征,同时保留了算法所需的逻辑振幅.

技术基础

量子编码将逻辑上希尔伯特空间嵌入了更大的物理空域. Stabiliser代码定义了该子空间为通勤宝利运营商同时正向的eigenspace. 表面代码安排了对一二维的纹饰进行局部检查;它们的距离是物理操作员在不产生可被检测到的综合征的情况下改变逻辑信息的最小重量. 平分和相差错误在形式主义中受到对称的处理,而去除后期、渗出以及连贯地过度旋转则需要扩展模型。 无克隆定理可以防止古典冗余,但缠绕会分配逻辑信息以便能间接地诊断出局部断层.

如何运作

Ancilla qubits与数据 qubits相互作用,以测量定义有效代码空间的稳定性. 解码器比较了反复相轮的症状,推断出可能存在一连串断层. 矫正操作可以实际应用,也可以在软件中跟踪. 当物理出错率处于一个依赖代码的阈值以下时,增加码距会抑制逻辑故障(英语:Control ervert)而尽管所需的qubit和可控制高通量可能相当大.

衡量和研究方法

实验重复了一段时间的"稳定器测量法(Stiliser systemers)来创造出三维综合征的历史. 最小重量匹配、传播信仰和机器学习解码器推断出可能要经过严格的延迟修正。 基准报告每个周期的逻辑错误,因为代码距离增加、采用去漏和校正重置。 错误-耐受状态准备,花纹外科和魔法态分馏执行逻辑操作而不会使代码暴露在不受控制的错误扩散. 有效的比较包括qubit计数,周期持续时间等经典解码资源和相關出錯而不只是头条物理门的忠心.

二. 主要想法

• 综合症可以识别一致性的违反,而不是揭示编码量子值.
• 过失可容忍性要求其单次故障不会被扩散到无法校正的相通错误中的回路.
• 逻辑错误率,不是孤立的物理-克比特忠诚度是决定性系统级衡量标准.

目前的研究领域

目前的工作开发出低密度等值检查码,有下层间接费用的波音编码和硬件配位代码. 偏好-噪声克比特可以倾向于围绕一个主误差通道设计的代码. 模块处理器会给局部控制噪声增加损失和缠绕-生成失败,使被网络化的错误修正成为单独的工程问题. 中心里程碑是重复的逻辑改进,同时执行非三角电路。 开放的问题包括非固定相關下的实际解码,以有用的时钟速率高效的逻辑内存和架构级资源估计(包含为克利福德州所建工厂)等方法来进行分出路径法、低温控制和最终计算核实.

为什么它很重要

可靠的错误校正是化学中从短演示到长量子算法,优化和密码分析的主要途径. 它还为将控制硬件,解码器和逻辑操作一起设定基准提供了严格的架构.

限制和未决问题

一旦包括了泄漏,相通的噪音、路由和实时解码后就可能需要数千个物理组件。 阈值语句依赖于噪声模型,实验性地显示在较大代码之间逐渐降低逻辑错误仍然是一个要求很高的里程碑.