要了解对有效操作的需求,它有助于从量子电路的工作原理开始。量子电路是一系列逻辑操作步骤,该步骤在一组逻辑Qubits上运行。逻辑操作是门或一组门。与其他逻辑操作结合完成后,它们完成了程序或算法。电路的步骤越多,电路深度就越大。表面代码是汇编深度(即步骤数)的最佳类别。Photonic的新SHYPS代码可以以类似于Sur-Sur-face代码所获得的深度构成算法。这是非凡的,考虑到表面代码一直在开发和优化数十年。随着这些和其他QLDPC代码的研究和开发的继续,SHYPS效率的进一步提高。
我们提出了多量子比特校正 (MQC) 作为量子退火器的一种新型后处理方法,该方法将开放系统中的演化视为吉布斯采样器,并将一组激发态简化为具有较低能量值的新合成态。从给定 (Ising) 哈密顿量的基态采样后,MQC 比较激发态对以识别虚拟隧道(即一组同时改变其状态的量子比特可以产生具有较低能量值的新状态),并依次收敛到基态。使用 D-Wave 2000Q 量子退火器的实验结果表明,与量子退火领域的最新硬件/软件进步(例如自旋反转变换、经典后处理技术和连续测量之间增加的样本间延迟)相比,MQC 可以找到能量值明显较低的样本并提高结果的可重复性。
量子纠错(QEC)这一学科的发展已有二十年,比量子计算本身的发展稍短一些。QEC 是量子计算中最关键的部分,因为它确保计算的可靠性,否则计算设备的输出就是垃圾。因此,每个量子计算机科学家都必须了解 QEC 和容错量子计算的框架。最开始的想法是编码,它也是所有经典通信、计算、密码学和相关领域的核心。编码可用于防范噪音或敌人。编码是指使用冗余来增强信息对噪音(错误)的鲁棒性的过程。例如,我们可以将 0 编码为一串 0,将 1 编码为一串 1,这样几个位的翻转就不会影响我们编码的信息。信息处理以编码的方式进行:首先编码,然后执行所需的操作,然后解码,最后读出所需的结果。此外,编码也发生在自然物理系统中:宏观可观测量被编码在统计系统的微观细节中,物体的内部体积属性可以编码在其边界中,等等。好的编码往往与有吸引力的物理学有关,而找到好的编码当然也需要技巧性的工作。
最近,量子计算重新引起了人们的关注,因为已经报道了几台较大规模的量子计算机,例如 [1]。容错量子计算(FTQC)[2]被认为是实现大规模量子计算机必不可少的。FTQC 对量子纠错码(QECC)中的码字执行计算,而不将其解码为原始信息。量子纠错可以分为两大类,一类是经典信息(比特序列)的传输,另一类是量子信息的传输。FTQC 依赖于后者,因为量子计算机的内存由量子信息组成。本综述也关注后者。我们假设读者熟悉传统纠错理论和初等代数。特别是,假设读者具备张量积的知识。熟悉这些知识后,本文就可以自洽地阅读了。尽管本综述只对量子信息做了最低限度的回顾,我们仍推荐 [3] 作为一本不错的量子信息入门教材。传统的纠错码是通过在原始信息中添加冗余来纠正经典信息中的错误。量子不可克隆定理 [4] 认为,这种冗余的添加是不可能的,量子纠错也是不可能的。然而,Shor 通过明确提供 QECC 的例子 [5] 推翻了这种天真的信念,这引发了人们对 QECC 的广泛研究关注,当时提出了许多 QECC 的构造方法。其中,QECC 的重要类别是所谓的 Calderbank-Shor-Steane (CSS) 码 [6],[7] 和稳定