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。
是普遍的信念,即需要构建实用程序尺度量子计算机能够执行无法触及的经典计算机的计算需要量子错误纠正技术。在所需的物理量子数的数量方面,对表面代码进行了最广泛研究并高度优化的量子误差校正代码非常大量资源。最近提出了一种有希望的替代量子低密度平价检查(QLDPC)代码。这些代码的资源密集程度要少得多,与实用的表面代码实现相比,每个逻辑量子的物理Qubs最多需要10倍。因此,QLDPC代码的成功应用将大大减少时间表到达可以使用Shor's算法和QPE(如Shor的算法)加速的算法运行算法的量子计算机。迄今为止,QLDPC代码已在量子记忆的背景下进行了主要研究。在QLDPC代码中实现任意逻辑Clifford运算符在电路深度方面有效的方法没有已知的方法。与已知的实施T门的方法结合使用,Clifford组的有效实现解锁了资源有效的通用量子计算。在本文中,我们介绍了一个新的QLDPC代码系列,该家族可以通过横向操作有效地汇编Clifford组。我们的施工最多可以在O(M)综合征提取回合中执行任何M Qubit Clifford操作,从而超过了最新的晶格手术方法。我们运行深度126逻辑电路的电路级模拟,以表明我们的QLDPC代码中的逻辑操作达到了接近内存的性能。这些结果表明,QLDPC代码是将所有逻辑量子算法所需的资源减少到10倍的可行手段,从而解开了大量减少的时间表以商业上有价值的量子计算。
几何局部性是影响代码性能和物理实现难易程度的量子低密度奇偶校验 (qLDPC) 码的重要理论和实践因素。对于仅限于二维 (2D) 局部门的设备架构,单纯地实现适用于低开销容错量子计算的高速率代码会产生过高的开销。在这项工作中,我们提出了一种基于双层架构的纠错协议,旨在通过以低于其他生成器的频率测量某些生成器来减少仅限于 2D 局部门时的操作开销。我们研究了双变量双循环 qLDPC 码系列,并表明它们非常适合使用快速路由和局部操作和经典通信 (LOCC) 的并行综合征测量方案。通过电路级模拟,我们发现在某些参数范围内,使用此协议实现的双变量双循环码具有与表面码相当的逻辑错误率,同时使用更少的物理量子位。