量子纠错 (QEC) 代码可以通过使用冗余物理量子位编码容错逻辑量子位并使用奇偶校验检测错误来容忍硬件错误。当量子位离开其计算基础并进入更高能量状态时,量子系统中会发生泄漏错误。这些错误严重限制了 QEC 的性能,原因有两个。首先,它们会导致错误的奇偶校验,从而混淆对错误的准确检测。其次,泄漏会扩散到其他量子位,并随着时间的推移为更多错误创造途径。先前的研究通过使用修改 QEC 代码奇偶校验电路的泄漏减少电路 (LRC) 来容忍泄漏错误。不幸的是,在整个程序中始终天真地使用 LRC 并不是最优的,因为 LRC 会产生额外的两量子位操作,这些操作 (1) 促进泄漏传输,并且 (2) 成为新的错误源。理想情况下,只有在发生泄漏时才应使用 LRC,以便同时最小化泄漏和额外 LRC 操作产生的错误。然而,实时识别泄漏错误具有挑战性。为了能够稳健而高效地使用 LRC,我们提出了 ERASER,它推测可能已泄漏的量子比特子集,并且仅对这些量子比特使用 LRC。我们的研究表明,大多数泄漏错误通常会影响奇偶校验。我们利用这一见解,通过分析失败的奇偶校验中的模式来识别泄漏的量子比特。我们提出了 ERASER+M,它通过使用可以将量子比特分类为 | 0 ⟩ 、 | 1 ⟩ 和 | 𝐿 ⟩ 状态的量子比特测量协议更准确地检测泄漏来增强 ERASER。与始终使用 LRC 相比,ERASER 和 ERASER+M 分别将逻辑错误率提高了多达 4.3 × 和 23 ×。
在量子纠错中,有几种代码积的概念,例如超图积、同源积、提升积、平衡积等等。在本文中,我们引入了一种新的乘积码构造,它是经典乘积码到量子码的自然推广:从一组组件 Calderbank-Shor-Steane (CSS) 码开始,得到一个更大的 CSS 码,其中 X 奇偶校验和 Z 奇偶校验都与经典乘积码相关。我们从组件码的属性中推导出乘积 CSS 码的几个属性,包括代码距离的界限,并表明奇偶校验中的内置冗余会产生所谓的元校验,可以利用这些元校验来纠正综合读出错误。然后,我们专门研究单奇偶校验 (SPC) 乘积码的情况,在经典领域,这是构造乘积码的常见选择。在擦除信道的最大似然解码器和去极化噪声的信念传播解码下,显示了具有参数 [[512 , 174 , 8]] 的 SPC 3 倍乘积 CSS 代码的逻辑错误率模拟。我们将结果与其他具有可比长度和维度的代码进行比较,包括来自渐近良好 Tanner 代码系列的代码。我们观察到我们的参考乘积 CSS 代码优于所有其他经过检查的代码。
在量子纠错中,有几种代码积的概念,例如超图积、同源积、提升积、平衡积等等。在本文中,我们引入了一种新的乘积码构造,它是经典乘积码到量子码的自然推广:从一组组件 Calderbank-Shor-Steane (CSS) 码开始,得到一个更大的 CSS 码,其中 X 奇偶校验和 Z 奇偶校验都与经典乘积码相关。我们从组件码的属性中推导出乘积 CSS 码的几个属性,包括代码距离的界限,并表明奇偶校验中的内置冗余会产生所谓的元校验,可以利用这些元校验来纠正综合读出错误。然后,我们专门研究单奇偶校验 (SPC) 乘积码的情况,在经典领域,这是构造乘积码的常见选择。在擦除信道的最大似然解码器和去极化噪声的信念传播解码下,显示了具有参数 [[512 , 174 , 8]] 的 SPC 3 倍乘积 CSS 代码的逻辑错误率模拟。我们将结果与其他具有可比长度和维度的代码进行比较,包括来自渐近良好 Tanner 代码系列的代码。我们观察到我们的参考乘积 CSS 代码优于所有其他经过检查的代码。
2 量子哈密顿量的量化和 Bravyi-Kitaev 变换 .................................................................. 10 2.1 第一和第二次量化.................................................................................................................................................... 10 2.2 Bravyi-Kitaev 变换................................................................................................................................................... 12 2.2.1 数学背景................................................................................................................................................................................... 12 2.2.2 占有数基变换................................................................................................... . . . . . . . 14 2.2.3 奇偶校验基变换 . . . . . . . . . . . . . 19 2.2.4 Bravyi-Kitaev 基变换 . . . . . . . . . . . . . 24 2.2.4.1 基编码 . . . . . . . . . . . . . . 25 2.2.4.2 奇偶校验集 . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.3.3 双激发算符.......................................................................................................................................................39 2.3.4 氢分子哈密顿量的完全 BK 变换 44
图2:(a)实验离子电导率的奇偶校验图对计算上的相似。红点带有液化石油气电荷,蓝色的指控带有DFT电荷。最左侧的离子电导率,使用nernst-Einstein方法计算。中心,用nernst-Einstein方法计算的离子电导率。用惠勒 - 纽曼方法计算的最直接的离子电导率。(b)实验玻璃传输温度的奇偶校验图针对计算计算的温度。金点是对纯聚合物的模拟,而绿色的聚合物与LITFSI的聚合物。(c)实验离子电导率对计算模拟的奇偶校验图,其中每个聚合物在经过验证测得的玻璃转变温度下模拟,并由玻璃转变偏移温度从纯聚合物(金)或用盐(绿色)计算的聚合物计算出的玻璃过渡偏移温度。(d)Spearman and Pearson等级相关指标,用于t exp的模拟。(e)在实验温度下模拟的最佳结果与离子电导率变化下的结果相比。
摘要:固态量子中继器是大规模量子网络的核心部分,纠缠纯化是量子中继器的关键技术,用于从混合纠缠态的集合中提取高质量的非局域纠缠,并抑制噪声对量子信息载体的负面影响。本文提出一种适用于固态量子中继器的、无不完美相互作用的量子点中非局域电子自旋纠缠纯化方法,利用对电子自旋的忠实奇偶校验。在近乎现实的条件下,即使在微腔内嵌入的量子点与圆偏振光子之间存在不完美相互作用,忠实奇偶校验也可以在不破坏非局域固态纠缠的情况下对奇偶校验模式做出正确判断。因此,非完美相互作用纠缠纯化可以防止最大纠缠态转变为部分纠缠态,并保证纯化后非局域混合态保真度达到期望值。由于该方案在接近现实的不完美相互作用条件下是可行的,因此对实验实现的要求会放宽。这些独特的特性使得这种非完美相互作用纠缠纯化在用于大规模量子网络的固体量子中继器中具有更实际的应用。
摘要 - 基于稀疏的编码与段的非自适应定量组测试(GT)方案,并由Karimi等人引入并分析了低复杂性剥离解码。。在这项工作中,我们根据低密度奇偶校验 - 检查代码提出了该方案的变体,其中约束节点处的BCH代码被简单的单个奇偶校验 - 检查代码代替。此外,我们将空间耦合应用于两个GT方案,执行密度演化分析,并在有或没有耦合的情况下比较其性能。我们的分析表明,这两种方案都随着耦合内存的增加而改善,并且在所有考虑的情况下,观察到基于LDPC代码的方案显着优于原始方案。有限块长度的仿真结果确认渐近密度的演化阈值。
第 1 章 ARINC 429 教程介绍...................................................................................................................1 关于 ARINC....................................................................................................2 什么是 ARINC 429?......................................................................................2 ARINC 429 用法.......................................................................................3 ARINC 429 电气特性.......................................................................................3 协议....................................................................................................................5 位时序和斜率....................................................................................................6 ARINC 429 字格式....................................................................................7 奇偶校验....................................................................................................................7 SSM.............................................................................................................7 数据.............................................................................................................8 SDI.............................................................................................................8 标签.............................................................................................................8 传输顺序.............................................................................................
其中,如果位串 s 中的 1 的个数为偶数/奇数,则该位串为奇偶校验。我们可以将 | Ψ QRC ⟩ 视为奇偶校验状态:字符串的奇偶性决定系数是 α 还是 β 。这种奇偶校验性质使其很容易根据 Z 测量值进行校正。例如,如果在最后一个量子比特上测量 Z,如果结果为 0,则我们只需保留其他 N − 1 个量子比特中的信息;如果结果为 1,则信息仍存储,但我们需要在最后应用 X 门来恢复原始量子比特。该模型的一个关键缺点是它无法根据哪怕一个 X 测量值进行校正,这会导致整个波函数崩溃。当然,已知更复杂的代码 [ 25 ] 可以同时防止 Z 和 X 错误;其中概念上最简单的是 Shor 9 量子比特代码 [ 26 ]。更实际的可能性包括表面码 [27-31],它更适合物理实现(并且容错性更强);表面码中至少需要 9 个数据量子位来保护一个逻辑量子位 [31]。在本文中,我们提出了量子重复码的另一种简单替代方案,它解决了重复码的两个缺点,同时保持了其大部分概念简单性。我们的代码由一维、空间局部、时间相关的横向场伊辛模型 (TFIM) 生成。虽然该模型因与基于马约拉纳量子计算的联系而在量子信息论中有着悠久的历史 [32-36],但在这里我们将指出一种相当不同的方法,即使用 TFIM 对量子位进行鲁棒编码。与重复码一样,我们的代码受到使用奇偶校验态的启发,可以有效地纠正 Z 测量/误差。事实上,[37-39] 中已经强调了 (随机) 横向场 Ising 模型动力学与重复代码中的量子纠错之间的联系。与依赖于 GHZ 态准备的重复代码不同,我们的奇偶校验态可以在幺正动力学下在恒定时间内准备,并且它可以得到一种可以同时纠正 Z 和 X 错误的代码。我们的代码能够在有限时间幺正动力学之后实现这种纠错奇偶校验态,这可以通过与对称保护拓扑 (SPT) 相的联系来理解 [40-42],尽管这种代码看起来比许多受凝聚态物理启发的代码要简单。我们提出的 TFIM 代码是利用量子系统控制和操控方面取得的最新进展自然实现的。尤其是里德堡原子光镊阵列,由于能够单独控制原子,已被证明是一种高度可调谐的量子应用系统 [13, 43 – 48]。此外,虽然控制原子的初始空间配置已经是一种强大的工具,但现在还可以在保持量子比特相干性的同时移动原子 [49]。这种高度的控制,在空间和时间上,光镊阵列是近期实验中实现 TFIM 码的绝佳平台。本文的其余部分安排如下:我们将在第 2 部分介绍 TFIM 码。在第 3 部分中,我们描述了传统的基于综合征的量子纠错,并展示了 TFIM 码如何在存在 Z 误差的情况下恢复重复码的更传统现象(在我们的基础上),并且还可以通过纠正 X 误差超越它。我们在第 4 部分给出了数值证据,证明 TFIM 码可以直接用于生成更高深度的码。第 5 部分描述了在超冷原子实验中实现 TFIM 码的可行性。