基于缺陷的表面码计算的字符串图
量子物理
2025-08-21 v1
摘要
表面码是实现容错量子计算的流行选择。两种量子比特门可通过仅使用最近邻相互作用来实现，方法包括lattice surgery或绕着相互穿越缺陷。lattice surgery操作的效应可使用ZX演算描述：一种已被证明有效用于程序设计和优化的图形语言。在本工作中，我们通过ZX演算形式化了类似描述，正如传统方式所述。我们定义一种图形演算KNOT，描述缺陷绕转在表面码中的逻辑效应（在无副产品操作的情况下）：我们展示了这些效应如何可通过一种称为(0,π)片段的ZX演算子来描述。随后，我们使用一种加法构造定义KNOT的子理论，以适应缺陷绕转文献中标准编码技术。我们在该子理论中，将标准绕转技术包含在一族类似丝带和类似纹结的图案中，每种图案的语义都与KNOT不同，具体取决于ZX图的(0,π)片段（同样在无副产品的情况下）。这些子理论可互操作使用，且每个都对ZX图的(0,π)片段是完整的。这为使用形式图示分析缺陷绕转程序的运行效应提供了起点。
引用
@article{arxiv.2508.14672,
title = {String Diagrams for Defect-Based Surface Code Computing},
author = {Mateusz Kupper and Dominic Horsman and Chris Heunen and Niel de Beaudrap},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.14672},
year = {2025}
}
备注
In Proceedings QPL 2025, arXiv:2508.13619