Apprendimento variazionale quantistico per codici di correzione degli errori quantistici

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Chenfeng Cao¹, Chao Zhang¹, Zipeng Wu¹, Markus Grassl²e Bei Zeng¹

¹Dipartimento di Fisica, Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong, Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong, Cina
²Centro internazionale per la teoria delle tecnologie quantistiche, Università di Danzica, 80-309 Danzica, Polonia

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Astratto

Si ritiene che la correzione degli errori quantistici sia una necessità per il calcolo quantistico tollerante ai guasti su larga scala. Negli ultimi due decenni sono state sviluppate varie costruzioni di codici di correzione degli errori quantistici (QECC), che hanno portato a molte buone famiglie di codici. Tuttavia, la maggior parte di questi codici non è adatta per dispositivi quantistici a breve termine. Qui presentiamo VarQEC, un algoritmo quantistico variazionale resistente al rumore per la ricerca di codici quantistici con un circuito di codifica efficiente in termini di hardware. Le funzioni di costo si ispirano ai requisiti più generali e fondamentali di una QECC, le condizioni di Knill-Laflamme. Dato il canale del rumore target (oi parametri del codice target) e il grafico della connettività hardware, ottimizziamo un circuito quantistico variazionale superficiale per preparare gli stati di base di un codice idoneo. In linea di principio, VarQEC può trovare codici quantistici per qualsiasi modello di errore, additivo o non additivo, degenerato o non degenerato, puro o impuro. Ne abbiamo verificato l'efficacia (ri)scoprendo alcuni codici simmetrici e asimmetrici, ad esempio $((n,2^{n-6},3))_2$ per $n$ da 7 a 14. Abbiamo anche trovato nuovi $ ((6,2,3))_2$ e $((7,2,3))_2$ codici che non sono equivalenti a nessun codice stabilizzatore e un'ampia evidenza numerica con VarQEC suggerisce che un $((7,3,3, 2))_XNUMX$ il codice non esiste. Inoltre, abbiamo trovato molti nuovi codici adattivi di canale per modelli di errore che coinvolgono errori correlati al vicino più prossimo. Il nostro lavoro getta nuova luce sulla comprensione del QECC in generale, che può anche aiutare a migliorare le prestazioni del dispositivo a breve termine con codici di correzione degli errori adattivi al canale.

► dati BibTeX

@article{Cao2022variazione quantistica, doi = {10.22331/q-2022-10-06-828}, URL = {https://doi.org/10.22331/q-2022-10-06-828}, title = {Apprendimento variazionale quantistico per codici quantistici di correzione degli errori}, autore = {Cao, Chenfeng e Zhang, Chao e Wu, Zipeng e Grassl, Markus e Zeng, Bei}, diario = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, editore = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {6}, pagine = {828}, mese = ott, anno = {2022} }

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