基于数字退火器的拓扑量子纠错实用可扩展解码器
量子物理
2023-08-07 v2
摘要
量子纠错是实现大规模量子计算最重要的里程碑之一。为此，不仅需集成大量高保真度量子比特，还须构建可执行纠错的经典可扩展系统。本文利用富士通数字退火器（DA）提出一种高效可扩展的量子纠错解码器。具体而言，将稳定子码的纠错问题映射为Ising型优化问题，即二次无约束二值优化（QUBO）问题，由DA求解。我们特别针对表面码实现所提DA解码器，并对不同码距开展详尽数值实验以考察其性能与可扩展性。我们观察到，在所有测试条件下，DA解码器的计算复杂度缩放阶数低于采用模拟退火（SA）与最小权完美匹配（MWPM）算法的译码方法。还表明，从包括硬件实现在内的多种角度看，DA解码器优于Union-Find（UF）解码器。此外，分析了DA解码器逻辑错误概率的阈值行为，所得阈值介于9.4%与9.8%之间，非常接近MWPM解码器所得阈值。该结果清晰展现了DA解码器用于量子纠错的高潜力。
引用
@article{arxiv.2203.15304,
title = {A Practical and Scalable Decoder for Topological Quantum Error Correction with Digital Annealer},
author = {Jun Fujisaki and Hirotaka Oshima and Shintaro Sato and Keisuke Fujii},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.15304},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 10 figures