使用经典编码和一个额外量子比特进行量子纠错

经典纠错码虽然强大，但与量子噪声不兼容，后者包括比特翻转和相位翻转。我们引入基于亨德哈尔德的虚拟纠错（H-VEC），一种协议，通过仅添加一个控制量子比特和两层受控亨德哈尔德门，使任何经典比特翻转码能够纠正Pauli噪声。通过经典后处理，H-VEC虚拟过滤误差通道，将噪声投射到纯Y型误差中，这些误差随后使用经典码的本机解码算法进行纠正。我们通过将H-VEC应用于经典重复码来演示这一点。在代码容量噪声模型下， resulting 协议不仅提供完整的量子保护，还实现了比原始经典码在距离（distance）上指数更强的误差抑制。与表面码相比，改进更为显著，同时使用更少的量子比特、更简单的检测和直观的解码。考虑到电路级噪声，我们提出一种容错协议，其中H-VEC可以 quadratically 减少用于长距离表面码 lattice surgery 所需的量子比特数量。该技术存在一些局限性，最显著的是H-VEC引入了由于其后处理性质而产生的抽样开销。尽管如此，它代表了一种根本上新的混合量子纠错和缓解框架，重新定义了物理硬件需求与经典处理之间在误差抑制方面的权衡。