摘要:“CCS 码的最佳容错纠错阈值传统上是通过映射到经典统计力学模型获得的,例如,受位翻转噪声和错误测量影响的 1d 重复码的 2d 随机键 Ising 模型。在这里,我们重新审视 1d 重复码,并在反复的(非相干和相干)噪声和错误稳定器测量下开发全时间演化密度矩阵的精确“稳定器扩展”。这种扩展能够计算相干信息,指示编码信息是否在噪声动态下保留,并生成(复制的)2d 随机键 Ising 模型的对偶表示。然而,在具有相干噪声和弱测量的完全通用情况下,稳定器扩展会失效(就像规范的 2d 随机键 Ising 模型映射一样)。如果丢弃测量结果,所有编码信息都会在很长时间内丢失,但向平凡稳态的演化揭示了在过和过之间的量子跃迁的特征在阻尼状态下。将提及对其他 CCS 代码中的一般噪声动力学的影响,包括未解决的问题。”
固定图案噪声(FPN)是由于成像传感器的反应中的不均匀性而在视频上存在的时间相干噪声。对于红外视频来说,这是一个常见的问题,它降低了观察者的质量并阻碍了随后的应用程序。在这项工作中,我们引入了FPN删除问题的概括,其中输入数据由具有相同FPN的几个不同序列组成。这是由红外摄像机通过镜子或相机本身(例如用于监视的镜子本身)捕获多个传感器的红外摄像机的动机。与从单个视图中的标准FPN删除问题相比,该多视图设置为FPN进行了更准确的估计。我们提出了一种新型的能量最小化,以进行多视图FPN去除,并提出了可以以离线和线路方式应用的两种优化算法。此外,我们还表明,提出的能量可以适应从单个视图中删除FPN的问题,并具有滚动窗口的方法,从而对最终的状态进行了显着改进。我们通过合成数据和来自监视红外摄像机的真实数据证明了所提出的方法的性能。
在容错方面,量子计算的实用性将取决于量子算法中噪声影响的可避免程度。混合量子-经典算法(如变分量子特征值求解器 (VQE))是为短期方案设计的。然而,随着问题规模的扩大,VQE 结果通常会因当今硬件上的噪声而变得杂乱。虽然错误缓解技术在一定程度上缓解了这些问题,但迫切需要开发对噪声具有更高鲁棒性的算法方法。在这里,我们探索了最近引入的量子计算矩 (QCM) 方法对基态能量问题的鲁棒性,并通过分析示例展示了底层能量估计如何明确地滤除非相干噪声。受此观察的启发,我们在 IBM Quantum 硬件上为量子磁性模型实现了 QCM,以检查随着电路深度的增加噪声过滤效果。我们发现 QCM 保持了极高程度的误差稳健性,而 VQE 则完全失效。在量子磁性模型中,对于多达 20 个量子比特的超深试验态电路(最多 500 个 CNOT),QCM 仍然能够提取合理的能量估计值。大量实验结果支持了这一观察结果。要达到这些结果,VQE 需要在错误率上将硬件改进大约 2 个数量级。
摘要 我们研究了量子纠错对相干噪声的有效性。相干误差(例如,单位噪声)可以相互干扰,因此在某些情况下,受相干误差影响的量子电路的平均不保真度可能会随着电路大小的增加而二次增加;相反,当误差不相干(例如,去极化噪声)时,平均不保真度在最坏的情况下会随着电路大小线性增加。我们考虑了量子稳定器代码对噪声模型的性能,在该模型中,对每个量子位应用单位旋转,其中所有量子位的旋转轴和旋转角度几乎相同。特别是,我们表明,对于受这种独立相干噪声影响的环面代码和最小权重解码,只要噪声强度与代码距离成反比衰减,纠错后的逻辑通道会随着代码长度的增加而变得越来越不相干。对于弱相关相干噪声,也有类似的结论。我们的方法还可用于分析其他代码和容错协议对相干噪声的性能。然而,我们的结果并未表明,在噪声强度随代码块增长而保持不变的更物理相关情况下,逻辑通道的相干性会受到抑制,并且我们重述了阻止我们将结果扩展到这种情况的困难。尽管如此,我们的工作支持了容错量子计算方案将有效对抗相干噪声的想法,为担心控制误差和与环境的相干相互作用的破坏性影响的量子硬件制造商提供了令人鼓舞的消息。