用于费米子量子模拟纠错的主轴子环稳定子码
量子物理
2020-08-25 v2
摘要
保持几何局域性的费米子到量子比特映射在量子计算机上模拟晶格费米子模型（例如Hubbard模型）时特别有用。它们避免了如Jordan-Wigner变换和Bravyi-Kitaev变换等映射中几何非局域宇称项所带来的开销。因此，它们通常提供具有更低深度和门复杂度的量子线路。在此类编码中，费米子态被编码在一组稳定子的公共+1本征空间中，类似于稳定子量子纠错码。在此，我们讨论几种已知的几何局域性保持映射及其纠正/检测单量子比特错误的能力。我们引入一种几何局域性保持映射，其稳定子对应于费米子跳跃图闭合路径上主轴子算符的乘积。我们展示我们的码（称之为主轴子环稳定子码(MLSC)）可在二维正方形晶格上纠正所有单量子比特错误，而先前的几何局域性保持码在同一晶格上仅能检测单量子比特错误。与现有码相比，尽管具有更高的码距，MLSC将相关费米子算符映射为更低权重的量子比特算符。超越晶格模型，我们证明MLSC与模拟量子化学的最先进算法兼容，并能在无额外渐近开销的情况下为那些模拟提供相同的纠错性质。这些性质使MLSC成为近期设备上费米子错误缓减量子模拟的有前途候选者。
引用
@article{arxiv.1812.08190,
title = {Majorana loop stabilizer codes for error correction of fermionic quantum simulations},
author = {Zhang Jiang and Jarrod McClean and Ryan Babbush and Hartmut Neven},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.08190},
year = {2020}
}
备注
17 pages, 15 figures