级联量子纠错协议在受涨落影响信道中针对噪声的鲁棒性
量子物理
2019-10-30 v2
摘要
在量子纠错中，对噪声信道的描述不可能完全准确，且噪声信道中总会出现涨落。研究发现，当考虑物理噪声信道的涨落时，平均有效信道仅依赖于物理噪声信道的平均值，而此处的物理噪声信道平均值起到了以往工作中独立误差模型的作用。由此可推断，在独立误差模型下，以往工作的结果对存在涨落的平均信道同样成立。在一些典型情形中，我们对采用5量子比特码、7量子比特Steane码和9量子比特Shor码的级联QEC协议的数值模拟证实了这一猜想。对于5量子比特码，随着级联层数增加，有效信道近似为去极化信道。对于Steane码，有效信道随级联层数增加近似为某一Pauli信道。对于Shor码，有效信道在每一层近似为Pauli-与Pauli-信道之一，而在下一级联层近似为另一种。同时，对于这些码，数值结果表明近似程度随级联层数增加而提高，且噪声信道的涨落随级联QEC执行而指数衰减。在纠错阈值处，信道保真度标准差的衰减比大致具有稳定值。另一方面，量子过程矩阵（Pauli形式）非对角元的标准差比对角元的标准差衰减更快。
引用
@article{arxiv.1810.00390,
title = {Robustness of the concatenated quantum error-correction protocol against noise for channels affected by fluctuation},
author = {Long Huang and Xiaohua Wu and Tao Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.00390},
year = {2019}
}
备注
26 pages, 13 figures, extended version, accepted for publication in Phys. Rev. A