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针对XZZX码的快速且准确译码器:使用模拟退火

量子物理 2026-03-06 v2

摘要

XZZX码是表面码的一个变体,旨在解决现实量子设备中偏置噪声的问题。我们提出了一种用于XZZX码的模拟退火(Simulated Annealing, SA)译码器。我们的SA译码器由于其MCMC更新简单且局部,因此具有并行化的优势。为初始化SA,我们使用我们的贪心匹配译码器产生的恢复配置。虽然通常假设Z偏置噪声存在于现实量子设备中,但我们关注Y偏置噪声,因为MWPM在忽略Y错误引起的相关性后会变得次优。我们对于仅数据量子 qubit 受错误影响的码容量噪声模型进行数值仿真,显示我们的SA译码器在准确性上优于MWPM译码器。此外,我们的SA译码器的准确性相当于以整数规划问题形式的optimal minimum-energy(MAP-configuration)译码器,即称为CPLEX译码器。在我们的贪心匹配译码器中,我们随机打破等于权重对之间的平局。这种随机性为SA生成多种初始配置,这可能导致我们的SA译码器更快地收敛。通过比较我们的SA译码器、CPLEX译码器和矩阵产品态(MPS)译码器的解码时间,这些都可以适当地处理Y偏置噪声,我们估计在近乎完美的并行效率假设下,我们的SA译码器在运行时可能具有竞争力。这些结果表明,将SA与我们的贪心匹配初始化器结合是通往容错量子计算的实用方法。

关键词

引用

@article{arxiv.2509.17837,
  title  = {Fast and Accurate Decoder for the XZZX Code Using Simulated Annealing},
  author = {Tatsuya Sakashita},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2509.17837},
  year   = {2026}
}

备注

16 pages, 15 figures; revised text