稳定子纠缠提炼与高效容错编码器

纠缠是量子信息处理中必不可少的资源，但受噪声限制。我们通过几项突破性进展来开发高产量纠缠提炼协议。(1)我们将2-to-1复调纠缠提炼协议扩展为更高速率的n-to-(n-1)协议，这些协议能够纠正任何单量子比特错误。这些协议通过数值仿真评估其在忠诚度和产量方面的表现。我们还概述了一种方法，使任何经典纠错码都可用于纠缠提炼，该编码能够通过纠正位翻转和相位翻转错误来实现。(2)我们提出一种用于稳定子码的常数深度解码器，将逻辑态转换为物理态所需的仅单量子比特测量。这一解码器被应用于纠缠提炼协议中，减少了电路深度，使基于高性能量子纠错码的协议成为可能。我们通过评估基于表面码和量子卷积码的纠缠提炼协议的电路复杂度来实现这一点。(3)我们的稳定子纠缠提炼技术推动了量子计算的发展。我们提出了一种用于常数深度编码和解码的容错协议，用于表面码，潜在可扩展到更广泛的量子稀疏矩阵校验码。这一协议可通过最新可重构原子阵列实现，超越了传统对数深度编码器的限制。总体而言，我们的研究将稳定子形式主义、基于测量的量子计算和纠缠提炼相结合，推动了量子通信和计算的发展。