通过额外簇生长和提前停止实现更高效的软输出解码
量子物理
2026-02-04 v1
摘要
在容错量子计算中，来自实时解码器的软输出在提高解码准确性、后选魔法态以及加速晶格手术方面发挥着关键作用。Meister 等人近期提出的一种高效方法用于评估基于簇的解码器（包括Union-Find (UF)解码器）的软输出。然而，在并行计算环境中，其计算复杂度与甚至超过UF解码器本身，导致显著的开销。此外，该方法需要解码图的全局信息，使其不适用于Field-可编程阵列 (FPGA)上UF解码器的现有硬件实现。在本文中，为缓解这些问题，我们通过引入几种提前停止技术，开发了更高效的用于评估基于簇的解码器中高质量软输出的方法。我们的核心思想是，实际情况下，大型软输出的精确值往往是不必要的。基于此，我们引入两种新型软输出：有界簇间隙和额外簇间隙。前者通过在计算早期阶段终止来降低Meister方法的计算复杂度。我们的numerical仿真显示，该方法在代码距离 上的比例缩放优于原始方案。后者，额外簇间隙，通过对解码器获得的簇进行小规模额外生长来量化解码器的可靠性。这一方法显著优势在于，能够在不修改FPGA实现UF解码器现有架构的情况下进行软输出计算。这些技术具有更低的计算复杂度和更高的硬件兼容性，为未来带有软输出的实时解码器奠定了关键基础。
引用
@article{arxiv.2602.03336,
title = {Even More Efficient Soft-Output Decoding with Extra-Cluster Growth and Early Stopping},
author = {Kaito Kishi and Riki Toshio and Jun Fujisaki and Hirotaka Oshima and Shintaro Sato and Keisuke Fujii},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.03336},
year = {2026}
}