脱离 Pauli 信道的表面码：逻辑噪声相干性、信息论度量与误差场双重现象学
量子物理
2025-12-03 v3 统计力学
摘要
我们考虑表面码在具有一致性和非一致性成分的误差作用下的情形，研究相应逻辑噪声信道的相干性以及这对代码性能信息论度量（即一致性信息和量子相对熵）的影响。通过数值模拟和发展一种现象学场论，主要关注最一般的单量子位 X 误差信道，我们显示，对任意非零非一致性噪声分量，逻辑噪声的相干性随代码距离指数级被抑制。我们还发现，信息论度量需要这种抑制才能检测最优阈值用于 Pauli 恢复；因此它们需要随误差相干性增大而采用更大的距离，并最终在完全一致性误差下崩溃。为获得这些结果，我们发展了统计力学映射和相应的矩阵积状态算法用于近似 syndrome 抽样。这些方法使得对这些非 Pauli 误差进行大规模模拟成为可能，包括其最大似然阈值，远离以前方法捕获的限制。
引用
@article{arxiv.2412.21055,
title = {The surface code beyond Pauli channels: Logical noise coherence, information-theoretic measures, and errorfield-double phenomenology},
author = {Jan Behrends and Benjamin Béri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.21055},
year = {2025}
}
备注
17 pages, 6 figures; v2: new title and revised manuscript; v3: accepted manuscript