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StreamingQEC：紧密集成量子-经典系统中的流式量子纠错，通过认证递归实现

量子物理 2026-07-15 v1 性能
作者: Panayiotis Christou , Shuwen Kan , Hao Wang , Ying Mao
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摘要

容错量子计算需要一个连续的混合量子纠错（QEC）管线，包括测量读出、综合征传输、解码、反馈和控制。现有的QEC模拟器主要评估电路、噪声模型、解码器和协议级结果。然而，系统架构师还必须理解这些工作负载在受保护的逻辑执行期间如何竞争和排队使用控制器、计算、加速器和通信资源。我们引入了StreamingQEC，一个系统级模拟器，将容错逻辑工作负载转化为资源受限的流式QEC管线。一个显式离散事件模拟提供了参考执行语义。一个自动的分阶段流体模式支持更快速的近似设计空间探索，而一个认证递归机制仅在调度状态和度量贡献与显式执行轨迹匹配时压缩重复转换。我们组装了一个包含9,998次测量的解码器运行时数据集，其中8,174次用于拟合性能概况。递归在35个校准概况配置以及额外的工作负载和节奏验证案例中重现了报告的显式模拟度量。对于一个16作业锚定工作负载，它保留了59,743,936个解码事件，同时实现了24.0倍的宿主端加速，递归模拟扩展到超过12.2亿个事件。在17个参考配置中，自动分阶段流体模式产生了2.60%的平均完工时间误差和6.45%的最坏情况误差。设计空间研究揭示了传输受限的资源匹配、解码器驱动的管线停滞以及微秒级QEC周期下专用资源的饱和。

关键词

quantum error correction system-level simulation streaming pipeline discrete-event simulation recurrence decoder fault-tolerant quantum computing

引用

@article{arxiv.2607.13351,
  title  = {StreamingQEC: Streaming Quantum Error Correction in Tightly Integrated Quantum-Classical Systems via Certified Recurrence},
  author = {Panayiotis Christou and Shuwen Kan and Hao Wang and Ying Mao},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.13351},
  year   = {2026}
}