Fault-tolerant fidelity based on few-qubit codes: Parity-check circuits for biased error channels
在浅亚阈值区域，容错量子计算需要大量的量子比特。本文研究了深亚阈值区的误差校正。我们估计的物理错误率实现的逻辑错误率的$10^{-6} - 10^{-15}$使用少量子比特码，即短重复码，小表面码和Steane码。识别对偏置误差通道有效的纠错电路。使用Steane码，当误差信道以$10^{-3}$的比率偏置时，可以实现$10^{-15}$的逻辑误差率和$10^{-5}$的物理误差率，其远高于去极化误差的$10^{-9}$的物理误差率。
2020-09-21 quant-ph
Photon-number parity of heralded single photons from a Bragg-reflection waveguide reconstructed loss-tolerantly via moment generating function
参量下转换（PDC）产生的孪生光束由于严格的光子数相关性，可以很好地产生预示态。然而，这种状态的操纵往往是扭曲的光损耗的先驱和更高的光子数的贡献，在PDC过程中不可避免的。为了找到可行的品质因数表征的预示状态，我们调查他们的归一化阶乘矩的光子数，可以访问，而不管在检测中的光损耗。然后，我们进行测量的联合光子统计的双光束从半导体布拉格反射波导过渡边缘传感器作为光子数分辨探测器。我们提取光子数奇偶预示着单光子的损失容忍的方式，利用矩生成函数。光子数宇称在量子态表征中是高度实用的，因为它考虑了目标态的全部光子数内容。
2019-10-11 quant-ph
Time-Efficient Logical Operations on Quantum Low-Density Parity Check Codes
本文提出适用于任意qLDPC码的逻辑泡利算子同时测量方案，使测量时间与算子数量无关，从而实现完全并行化量子计算并缩短计算时间。
2025-03-12 quant-ph
Polylog-time- and constant-space-overhead fault-tolerant quantum computation with quantum low-density parity-check codes
针对容错量子计算的空间与时间开销挑战，提出结合非零速率量子LDPC码和级联Steane码的协议，实现常数空间与多对数时间开销，改进现有协议并完成阈值定理证明，为两种码方法的可实现性比较提供基础。
2024-12-05 quant-ph
Fault Tolerant Synthesis of Reversible Circuits
可逆计算在速度、功耗和计算能力方面已经成为传统计算的可能的低成本替代方案。为了在可逆计算中实现可靠的电路，提供容错是必要的。文献中提出了许多故障模型，容错技术（如奇偶保持）和测试方法。本文利用两个可逆门的奇偶保持特性，提供低成本的基于奇偶保持的容错。为了扩展可逆电路的在线可测性，提出了用Peres门代替的方法。并对MCF的Swap门和Fredkin门的在线测试能力进行了验证。最后，开发了一个工具，实现了上述所有替换，并将任意可逆电路转换为基于奇偶保持的容错电路。
2015-01-16 cs.ET quant-ph
Beyond single-shot fault-tolerant quantum error correction
为了在有噪声的量子计算机上进行有效的计算，广泛的量子纠错是必要的。此外，量子纠错必须基于不完美的奇偶校验测量来实现，该不完美的奇偶校验测量可能返回不正确的结果或将额外的故障注入量子位。为了实现容错纠错，Shor建议重复奇偶校验测量序列，直到观察到足够多的相同结果。然后，可以使用该信息来执行错误校正。这种容错策略的基本实现需要由r个奇偶校验定义的距离d码的$Ω(r d^2)$奇偶校验测量。对于某些特定的高度结构化的量子码，Bombin已经证明，单次容错量子纠错是可能的，只使用r测量。在这项工作中，我们证明了容错量子纠错可以实现使用$O(d \log(d))$测量任何代码的距离$d \geq Ω(n^α)$为一些常数$α> 0$。此外，我们证明了存在一个亚单次容错量子纠错计划，使用少于r的测量。在某些情况下，容错量子纠错所需的奇偶校验测量的数量指数地小于定义代码的奇偶校验的数量。
2020-02-12 cs.IT math.IT quant-ph
Opportunities and Challenges in Fault-Tolerant Quantum Computation
我将概述我认为容错量子计算理论中一些最重要的未来方向。特别是，我将简要总结在基于低密度奇偶校验码的容错和在硬件特定的容错需要解决的主要问题。最后，我将讨论一个可能的新范例设计容错协议的基础上的时空图片的量子线路。
2022-10-28 quant-ph
Loss Tolerant Optical Qubits
我们提出了一个线性光学量子计算方案，采用了一种新的编码方法，逐步增加量子比特，是容忍光子丢失错误。该方案采用了电路模型，但使用的技术，从集群状态计算，并实现可比的资源使用。为了说明我们的技术，我们描述了一个量子存储器，这是容错的光子损失。
2005-01-31 quant-ph
Fault-Tolerant Quantum Computation with Constant Overhead
一个大的容错量子线路最少需要多少个额外的量子比特？在一个通用的容错模型中，我证明了在大型电路的渐近极限中，物理量子比特与逻辑量子比特之比可以是一个常数。该构造利用了量子低密度奇偶校验码，协议的渐近开销与容错协议中的量子纠错码族的渐近开销相等。
2014-07-22 quant-ph
Fault-tolerant quantum error correction using error weight parities
在使用不完美基元的量子纠错中，由少数故障引起的高权重的错误是主要关注点，因为它们可能无法由量子纠错码校正。幸运的是，不同权重的一些误差在逻辑上是等价的，并且相同的校正过程适用于所有等价的误差，因此校正高权重的误差有时是可能的。在这项工作中，我们介绍了一种技术，称为重量奇偶纠错（WPEC），它可以纠正泡利错误的任何重量在一些稳定器码提供的错误的重量的奇偶性是已知的。我们证明了该技术适用于由[[7，1，3]] Steane码或[[23，1，7]] Golay码构造的级联码。我们还提供了一个容错纠错协议，使用WPEC的[[49，1，9]]级联Steane码，可以纠正多达3个错误，只需要2个ancillas。
2021-10-13 quant-ph
Loss-Tolerant Quantum Communication via Bosonic-GKP-Parity-Encoding
University of Technology Sydney（悉尼科技大学）；Sydney Quantum Academy（悉尼量子学院）；University of Queensland（昆士兰大学）
本文提出利用玻色子GKP码实现容错量子通信，通过三种协议抑制传输损耗，提出改进的贝尔态测量方案，显著提升传输距离，相比光子量子比特方案更高效。
2026-07-07 quant-ph
Error propagation in loss- and failure-tolerant quantum computation schemes
量子比特丢失和量子门失效是实现可扩展量子计算的重要障碍。最近有几个建议，以克服这些问题，包括计划的基础上奇偶校验和集群状态。虽然有效地处理损失和门故障，这些计划通常会导致井喷的有效去极化噪声率。在这份补充文件中，我们提出了一个详细的分析，这个问题和技术，以尽量减少它。
2007-01-14 quant-ph
A Compact One-Way Fault-Tolerant Optical Quantum Computation
针对三维簇态制备难题，本文提出利用光学参量振荡器空间光谱模式构建大规模规范立方簇态，并结合 GKP 态降低容错压缩阈值，实现紧凑的单向容错光学量子计算。
2025-03-18 quant-ph
Time-Efficient Constant-Space-Overhead Fault-Tolerant Quantum Computation
针对现有容错量子计算常数空间开销协议处理时间呈多项式增长的问题，提出通过级联多个小规模量子汉明码的新方法，同时实现常数空间开销与准多项式对数时间开销，且在解码器非常数运行时间下仍保持容错。
2025-01-28 quant-ph
Fault-tolerant correction-ready encoding of the [[7,1,3]] Steane code on a 2D grid
本研究提出在二维网格上利用少量 Flag-Bridge 量子比特的奇偶校验编码方法，容错地准备 [[7,1,3]] Steane 码零逻辑态，实现低错误率与紧凑混合协议，为噪声近期量子硬件提供稳健解决方案。
2025-04-01 quant-ph
Generating and verifying graph states for fault-tolerant topological measurement-based quantum computing in 2D optical lattices
我们提出了两种方案，用于实现图状态的容错拓扑测量为基础的量子计算在二维光晶格。我们发现，双层集群和表面码状态可以创建由全球单行和受控Z操作。该计划受益于原子寻址的2D光晶格上的可访问性和存在的一个有效的验证协议，使我们能够确保实验的可行性测量的保真度的系统对理想的图形状态。模拟结果表明，潜在的物理实现容错测量为基础的量子计算对失相和幺正相位误差在光晶格。
2013-04-10 quant-ph
Loss Tolerant Linear Optical Quantum Memory By Measurement Based Quantum Computing
我们给出了一个线性光量子存储器的容损方案，该存储器本身是容损的。我们使用的编码最近在[物理学评论快报。97，120501，（2006）]，并给出了有效实现这一点的方法。整个方法存在于量子计算的“单向”模型中。我们的研究结果表明，有可能建立一个容损量子存储器，这样，如果要求是保持数据存储在任意长的时间，那么这是可能的，只有多项式增加资源和递增的单个光子寿命。
2007-05-14 quant-ph
Optical demonstration of quantum fault-tolerant threshold
实际量子计算中的一个主要挑战是量子系统与其环境相互作用引起的不可避免的错误。其中逻辑量子比特由若干物理量子比特编码的容错方案使得能够在存在错误的情况下正确输出逻辑量子比特。然而，对量子比特和算子进行编码的严格要求使得即使对于可实现的噪声中等规模量子技术，实现完全容错计算也具有挑战性。在这里，我们实验证明了存在的阈值在一个特殊的容错协议。四个物理量子比特使用16个光学空间模式实现，其中8个模式用于编码两个逻辑量子比特。实验结果清楚地表明，当错误率低于阈值时，由容错门构成的电路正确输出的概率高于相应的非编码电路。相反，当错误率高于阈值时，在容错实现中没有观察到优势。所开发的高精度光学系统可以提供一个可靠的平台，以研究在更复杂的电路与容错门的错误传播。
2020-12-16 quant-ph
Fault-tolerant linear optics quantum computation by error-detecting quantum state transfer
提出了一种基于检错码的容错量子计算的线性光学实现方案。每个计算步骤都是通过将量子信息转移到嵌入错误检测能力的辅助系统中来调解的。假设光子同时受到光子损耗和退偏振的影响，得到了可扩展量子计算中光子强度的阈值区域，以及所消耗的物理资源量。与目前已知的结果相比，本方案减少了资源需求，同时产生一个可比的阈值区域。
2007-10-07 quant-ph
Fast fault-tolerant filtering of quantum codewords
通过重复纠错来稳定量子计算机几乎可以完全简化为在量子码字状态中重复准备量子比特块。这些是具有高度对称性的多粒子纠缠态。所需的准确性可以通过测量奇偶校验，使用不完美的设备，并拒绝失败的状态来实现。这个滤波过程被认为是t-纠错码，t>1。示出了如何利用码字和校验矩阵的结构，使得滤波器被简化为最小形式，其中每个奇偶校验仅需要由（噪声）验证装置测量一次，而不是> t次。这既提高了噪声阈值，又减小了计算机的物理尺寸。提出了一种基于拉丁矩形的方法，该方法可以为包括验证网络在内的一类网络找到最并行的逻辑门网络。这些见解允许噪声阈值增加一个数量级。
2004-04-02 quant-ph
Error tolerance and tradeoffs in loss- and failure-tolerant quantum computing schemes
量子比特丢失和量子门失效是发展可扩展量子计算的重要问题。最近已经提出了各种方案来容忍量子位丢失和门故障。这些包括基于集群和奇偶校验状态的方案。我们表明，通过设计这样的计划，专门容忍这些错误类型，我们会导致指数井喷去极化噪声。我们讨论了几个例子，并提出了最小化这个问题的技术。通常，这引入了与其他不期望的效果的折衷。在某些情况下，这是物理资源要求，而在其他情况下，这是噪声率。
2007-01-12 quant-ph
Hardware optimized parity check gates for superconducting surface codes
纠错码使用多量子比特测量来实现容错量子逻辑步骤。事实上，扩展容错量子计算硬件所需的资源在很大程度上是由这项任务决定的。因此，为联合测量量身定制下一代处理器可能会提高速度、精度或成本，从而加速大规模量子计算机的开发。在这里，我们通过分析一个非常规的表面码超导transmon量子比特之间的多体相互作用的基础上，激励这样的探索。我们的核心考虑是硬件优化奇偶校验（HOP）门，通过同时多量子位条件相位累积实现稳定器类型的测量。尽管支持这种方法的多体效应，我们的逻辑故障的估计表明，这种设计可以至少是鲁棒的现实噪声作为传统的设计。与标准代码的$0.79 \times 10^{-3}$相比，我们显示了更高的$1.25 \times 10^{-3}$阈值。然而，在HOP码中，逻辑错误率随着物理错误率的降低而降低得更慢。我们的研究结果指出了一个富有成效的路径，在其经验发展的黎明，扩展门模型平台的纠错。
2022-11-11 quant-ph
Optical Zeno Gate: Bounds for Fault Tolerant Operation
原则上，Franson等人（PRA 70，062302，2004）的Zeno效应控制符号门是确定性的两量子比特光门。然而，当考虑光子损失的实际值时，其保真度显着降低。在这里，我们考虑使用基于测量的量子处理技术来增强芝诺门的操作。借助量子隐形传态，我们证明了在单光子与双光子传输比为$κ=10^4$的情况下，可以实现一个（接近）单位保真度和0.76的中等成功概率的Zeno CNOT门（GC-Zeno门）.我们包括一些模式失配的影响，并估计上的模式重叠和$κ$的容错操作将是可能的界限。
2007-04-09 quant-ph
Parity-unfolded distillation architecture for noise-biased platforms
Parity Quantum Computing Germany GmbH（帕里特量子计算德国有限公司）；Parity Quantum Computing GmbH（帕里特量子计算有限公司）；Parity Quantum Computing France SAS（帕里特量子计算法国股份公司）；Institute for Theoretical Physics, University of Innsbruck（因斯布鲁克大学理论物理研究所）
本文提出一种基于奇偶展开的容错量子计算架构，通过直接制备和传送小角度旋转门而非传统门集近似，实现故障容忍的量子态制备，并减少资源开销。
2026-04-16 quant-ph
Fault-tolerant gates on hypergraph product codes
超图乘积码是Tillich和Zémor发现的一类量子低密度奇偶校验码。这些代码有一个恒定的编码率，最近被证明有一个恒定的容错错误阈值。有了这些功能，他们渐近提供了一个较小的开销相比，拓扑代码。然而，在超图乘积码中执行逻辑门的现有技术需要许多单独的代码块，因此仅在非常大量的逻辑量子比特的情况下才变得有效。在这里，我们演示了如何使用代码变形对这类代码执行Clifford门。为此，我们概括穿刺和虫孔缺陷，后者介绍了一个配套文件。与状态注入一起，我们可以在超图乘积码类的单个块内执行一组通用的门。
2019-09-16 quant-ph
Fault-tolerant and fully addressable unitary logical gates via round-robin sparsification
Google Quantum AI（谷歌量子人工智能）；Department of Applied Physics, Yale University（耶鲁大学应用物理系）；Yale Quantum Institute, Yale University（耶鲁大学量子研究所）
本研究针对量子LDPC码，提出基于轮询稀疏化的低深度酉电路，实现完全可寻址且容错的两量子比特克利福德门，并通过多种码的数值模拟验证其普遍适用性。
2026-10-05 quant-ph
Fault-tolerant breathing pattern in optical lattices as a dynamical quantum memory
对量子信息处理的建议通常需要开发新的量子技术。然而，在这里，我们建立量子存储器的超冷原子在一维光晶格与现有的最先进的技术。在抛物外场作用下，我们证明了任意初始态在光晶格的一端可以时间演化和复苏，具有非常高的保真度，在可预测的离散时间间隔。物理上，抛物线场，可以催化呼吸模式。初始状态由模式记忆，并且可以在任何复兴时刻检索。与通常的与时间无关的记忆相比，我们称之为动态记忆。此外，我们还证明了量子态在恢复时刻的高保真度对制造缺陷甚至含时噪声具有容错性。
2014-07-02 quant-ph
Fast magic state preparation by gauging higher-form transversal gates in parallel
School of Physics, University of Sydney（悉尼大学物理学院）
本文提出了一种通过并行化高形式横向门规范来加速魔态制备的方法，实现快速且容错的魔态制备。
2026-01-30 quant-ph
Arbitrarily loss-tolerant Einstein-Podolsky-Rosen steering allowing a demonstration over 1 km of optical fiber with no detection loophole
在越来越长的距离上证明非经典效应对量子技术和基础科学都是至关重要的。主要的挑战是光子在传播过程中的损失，因为只考虑那些光子被检测到的情况会在当事人或设备不受信任时打开安全性的“检测漏洞”。Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）转向相当于一个纠缠验证任务，其中一方（设备）是不可信的。我们推导出任意的损失容忍测试，使我们能够执行一个检测漏洞的EPR转向与各方分开的螺旋1公里的光纤，总损失为8.9分贝（87%）的演示。
2012-07-03 quant-ph
Fault-tolerant linear optical quantum computing with small-amplitude coherent states
使用两个光学相干态作为量子比特基态的量子计算已经被建议作为具有较低物理资源开销的单光子光学量子计算的有趣替代方案。由于需要产生具有大相干振幅的脆弱对角态，这些提议被质疑为在短期内执行量子计算的实用方法。在这里，我们表明，通过使用容错纠错方案，人们只需要使用相对较小的相干态振幅（$α> 1.2$），以实现通用的量子计算。我们研究了小相干态振幅和光子损失对容错性的影响，使用蒙特卡罗模拟的纠错方案，并显示用于第一级编码的资源量是数量级低于最知名的单光子方案。我们用蒙特卡罗模拟研究了这一规律，并在模拟中考虑了光子损失的影响。
2007-07-03 quant-ph
Nonlinear photonic architecture for fault-tolerant quantum computing
ORCA Computing
该研究提出用于容错量子计算的新型非线性光子架构，将强单光子非线性纳入基于光子GHZ测量的架构，相比传统线性光学架构减少资源开销，还能容忍更高光学损耗，为改进容错量子计算实际实现提供途径。
2026-07-23 quant-ph
Optimizing Logical Mappings for Quantum Low-Density Parity Check Codes
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Duke University（杜克大学）
本文提出一种两阶段管道方法，通过超图划分和优先算法优化Gross码逻辑量子比特映射，降低模块间测量误差，提升容错系统性能。
2026-03-17 quant-ph
A photon loss tolerant Zeno CSIGN gate
我们对CSIGN门的光学实现进行建模，该CSIGN门在存在光子损失的情况下利用量子芝诺效应[1，2]。这种损失严重影响了闸门的原始运行。然而，我们表明，通过使用相同的光子损失代码，已提出的线性光量子计算（LOQC），性能大大提高，这样的门可以优于LOQC等价物。该技术可以应用于其他类型的非线性，使非线性光学门的实现更有吸引力。
2006-12-20 quant-ph
Loss-tolerant concatenated Bell-state measurement with encoded coherent-state qubits for long-range quantum communication
相干态量子比特由于其贝尔态测量（BSM）的近似确定性而成为光量子信息处理的一个有希望的候选者。然而，它的非正交性带来的困难，如失败的BSM。人们可以对相干态使用大振幅（$α$）以最小化故障概率，但是量子比特随后变得更容易受到光子损失的失相的影响。我们提出了一个硬件高效的级联BSM（CBSM）计划与修改奇偶校验编码使用相干态具有合理的小幅度（$|α| \lessapprox 2$），同时抑制故障和失相的BSM过程。我们数值计算表明，CBSM方案实现了一个成功的概率任意接近统一的适当值的$α$和足够低的光子损失率（例如，$\lessapprox 5\%$）。此外，我们验证了量子中继方案利用CBSM方案的量子纠错，使一个进行有效的远程量子通信超过1000公里。我们表明，性能与其他最新的方法，甚至优于他们在某些情况下。最后，我们提出了在改进的奇偶编码下制备逻辑量子比特和实现基本逻辑运算的方法，这些逻辑运算包括在相干态基础上产生薛定谔猫态和基本门等几个物理层次的成分。我们的工作表明，编码相干态量子比特在自由传播领域提供了一个替代路线的容错信息处理，特别是远程量子通信。
2021-02-25 quant-ph
A Fault-Tolerant Honeycomb Memory
最近，Hastings & Haah介绍了一种定义在蜂窝晶格上的量子存储器。值得注意的是，这种蜂窝代码只使用两个本地测量就可以组装重量为6的奇偶校验。稀疏连接和两个本地测量是某些硬件的理想功能，而权重六奇偶校验使电路模型的鲁棒性能。在这项工作中，我们量化的鲁棒性的逻辑量子比特保留的蜂窝代码使用相关的最小重量完美匹配解码器。使用Monte Carlo抽样，我们估计蜂窝代码在不同错误模型中的阈值，并预测它如何有效地达到“teraquop制度”，其中可以可靠地执行数万亿次量子逻辑运算。我们执行相同的估计旋转的表面代码，并找到一个阈值$0.2\%-0.3\%$的蜂窝代码相比，一个阈值$0.5\%-0.7\%$的表面码在受控非电路模型。在具有原生两体测量的电路模型中，蜂窝代码实现$1.5\% < p <2.0\%$的阈值，其中$p$是两体测量门的集体错误率-包括测量和相关数据去极化错误过程。在物理错误率为$10^{-3}$的情况下，我们预计蜂窝代码可以仅使用$600$物理量子位达到teraquop机制。
2021-12-13 quant-ph
Fault-tolerant quantum computation with constant overhead for general noise
University of Copenhagen（哥本哈根大学）
本文提出在一般噪声模型下实现容错量子计算的常数开销方法，通过QLDPC码和容错纠错方案，扩展了容错计算的理论基础。
2025-12-02 quant-ph
Fault-tolerant optical interconnects for neutral-atom arrays
本研究结合表面码抗边界噪声理论、原子阵列量子计算实验进展与光量子网络技术，提出中性原子阵列局域纠错模块的容错光互连方案，在低误差下无需额外开销即可实现容错，满足高速逻辑时钟周期要求。
2024-08-16 quant-ph
Fault-Tolerant Quantum LDPC Encoders
提出容错量子LDPC编码器，通过分组量子比特和预共享纠缠实现横向操作，减少错误传播，适用于两类量子LDPC码。
2024-05-12 cs.IT math.IT quant-ph
Fault-tolerant quantum repeater with atomic ensembles and linear optics
我们提出了一个新的强大的量子中继器架构的详细分析，建立在原来的DLCZ协议[L.M. Duan \textit{et al.}，Nature（London）\textbf{414}，413（2001）].新的架构是基于双光子Hong-Ou-Mandel型干涉，其将长距离干涉稳定性要求放宽了约7个数量级，从DLCZ所需的单光子干涉的子波长到光子的相干长度，从而消除了DLCZ方案中的最弱点。我们的提议为强大而现实的长距离量子通信提供了令人兴奋的可能性。
2007-07-12 quant-ph
Requirements for fault-tolerant factoring on an atom-optics quantum computer
量子信息处理及其相关技术在它们的发展中已经达到了一个有趣和及时的阶段，其中已经进行了许多不同的实验来建立基本的构建块。未来的挑战是扩大到更大尺寸的量子机器，能够执行今天不可能完成的任务。这就提出了一些有趣的问题，比如：这些机器需要多大？会消耗多少资源？这一问题需要紧急解决。在这里，我们估计所需的资源执行肖尔的分解算法的分布式原子光学量子计算机架构。我们确定量子计算机的运行时间和所需的大小作为问题大小和物理错误率的函数。我们的研究结果表明，一旦实验精度达到容错阈值以下的水平，计算性能和资源的进一步优化在很大程度上是算法和电路如何实现的问题，而不是物理量子硬件
2012-12-20 quant-ph
Constant-Overhead Fault-Tolerant Bell-Pair Distillation using High-Rate Codes
本文提出基于高速率qLDPC码的容错贝尔对蒸馏方案，实现恒定开销和恒定蒸馏率，在输入保真度低于约10%时保持容错，并可直接用于分布式量子计算。
2025-11-08 quant-ph
Fault-tolerant interfaces for quantum LDPC codes
University of Copenhagen（哥本哈根大学）；Université de Lyon, Inria, ENS de Lyon, UCBL, LIP（里昂大学、法国国家信息与自动化研究所、里昂高等师范学院、里昂第一大学、信息学实验室）
本文提出了一种常数空间开销的容错接口，用于改进量子LDPC码的容错量子态制备，通过降低保护级别和增加解码码块数量来克服错误堆积和开销瓶颈。
2026-10-01 quant-ph
Flag fault-tolerant error correction with arbitrary distance codes
本文介绍了一种通用的容错量子纠错协议，该协议利用标记电路测量任意距离码的稳定器。除了第一次将标志纠错扩展到距离三码之外，我们的协议还适用于比以前已知的更广泛的距离三码。当电路中的$v$故障导致的错误具有大于$v$的权重时，标志电路使用额外的辅助量子位来发信号。标志纠错协议适用于满足一组条件的任意距离的稳定器码，并且比诸如Shor、Steane和Knill纠错的其他方案使用更少的量子比特。我们给出了满足这些条件的无限代码族的例子，并分析了距离3和5的例子数值的行为。标记纠错比Shor纠错需要更少的资源，可以潜在地用于使用大码长的低密度奇偶校验量子码的低开销容错纠错协议中。
2018-01-31 quant-ph
Fault-tolerant quantum computation with static linear optics
基于Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）量子比特的容错量子计算光子实现的可扩展性受到线性光网络内嵌压缩和可重构性要求的影响。在这项工作中，我们提出了一个拓扑纠错的架构，没有这些元素的成本-事实上，在一个优势-国家准备开销。我们的计算机由三个模块组成：GKP状态的概率源的二维阵列;静态分束器、移相器和单时间步长延迟线的深度四电路;以及零差检测器的二维阵列。我们提出的电路的对称性使我们能够结合有限压缩和均匀光子损失的噪声模型内的影响，从而产生更全面的阈值估计。这些跨越架构和分析障碍的跨越大大加快了光子量子计算机的构建。
2021-04-09 quant-ph
Low-overhead fault-tolerant quantum computing using long-range connectivity
由于与纠错相关的开销，大规模量子计算将需要大量的量子比特。提出了一种基于量子低密度奇偶校验（LDPC）码的低开销容错量子计算方案，其中长程相互作用使得许多逻辑量子比特可以用适度数量的物理量子比特进行编码.在我们的方法中，逻辑门通过逻辑泡利测量进行操作，既保留了LDPC码的保护，又保留了所需数量的额外量子位的低开销。与具有相同码距的表面码相比，我们估计使用这种方法处理大约100个逻辑量子比特的开销的数量级改进。考虑到LDPC码表现出的高阈值，我们的估计表明，这种规模的容错量子计算可以用几千个物理量子比特实现，其错误率与当前方法所需的相当。
2022-05-22 quant-ph
Scalable Fault-Tolerant Quantum Technologies with Silicon Colour Centres
本文提出基于硅T中心色心自旋的统一量子架构，借助纳米光子链路和高连接图实现高质量纠缠分发，并支持低开销量子纠错，以推进可扩展容错量子计算与网络。
2023-11-08 quant-ph
A unified optical platform for non-Gaussian and fault-tolerant Gottesman-Kitaev-Preskill states
University of Queensland（昆士兰大学）
本文提出一种统一的光学平台，利用高斯输入和光学参量放大生成非高斯态和容错GKP态，实现高保真度的量子态制备。
2025-12-02 quant-ph
Loss-tolerant parallelized Bell-state generation with a hybrid cat qudit
University of Basel（巴塞尔大学）；McGill University（麦吉尔大学）
本文提出一种利用相干光脉冲相位编码量子比特的并行贝尔态生成协议，通过XX奇偶性综合征检测并纠正光子丢失，实现容错的量子通信与计算。
2025-12-06 quant-ph
A Flexible GKP-State-Embedded Fault-Tolerant Quantum Computation Configuration Based on a Three-Dimensional Cluster State
Shanxi University（山西大学）；State Key Laboratory of Quantum Optics Technologies and Devices, Shanxi University（量子光学技术和器件国家重点实验室，山西大学）；College of Physics and Electronic Engineering, Shanxi University（山西大学物理电子工程学院）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）
本文提出一种基于三维簇态的灵活GKP态嵌入容错量子计算架构，利用多种量子资源和更多自由度实现通用容错量子计算，通过设计光学纠缠生成器和时间延迟分束器网络构建三维簇态，并采用部分压缩表面GKP码实现容错计算，最终确定最佳压缩门参数达到11.5 dB的容错阈值。
2026-03-19 quant-ph
All-optical Loss-tolerant Distributed Quantum Sensing
该文提出一种基于相位敏感光学参量放大器和线性干涉仪的全光学分布式量子传感方案，实现接近最优极限的灵敏度，并通过高增益OPA辅助检测提升带宽和容损性，规避了传统平衡零差检测的局限。
2024-07-18 quant-ph
Highly photon loss tolerant quantum computing using hybrid qubits
我们研究了一种利用光混合量子比特进行拓扑量子计算的方案，并与以前的全光方案进行了广泛的比较。我们表明，Omkar { \it et al}报道的光子损失阈值。[Phys. Rev. Lett. 125，060501（2020）]可以通过采用后选择和基于多Bell态测量的纠缠操作来进一步改进，以创建一种特殊的簇态，称为用于拓扑量子计算的Raussendorf晶格。特别地，光子损失阈值被增强到$5.7\times10^{-3}$，这是给定合理误差模型的最高报告值。与上述参考文献中的方案相比，这种改进是以消耗一个数量级的更多资源为代价获得的。尽管如此，与其他已知的容错量子计算的光学方案相比，该方案仍然是资源有效的。
2020-11-09 quant-ph
ERASER: Towards Adaptive Leakage Suppression for Fault-Tolerant Quantum Computing
针对量子纠错中泄漏错误难以实时识别的问题，本文提出ERASER及其增强版ERASER+M，通过推测泄漏量子比特并选择性使用泄漏减少电路，显著降低逻辑错误率。
2023-09-22 cs.AR quant-ph
Resource costs for fault-tolerant linear optical quantum computing
线性光学量子计算（LOQC）看起来非常简单：信息完全由光承载，并由分束器、移相器和探测器等组件进行处理。然而，这种简单性导致了限制，例如缺乏确定性纠缠操作，这是通过使用大量的硬件开销来补偿的。在这里，我们提出了一个具体的协议的基础上的表面码量化的资源成本，为全面LOQC。我们的协议可以进一步优化的警告，我们报告说，所需的物理组件的数量至少比可比的基于物质的系统大五个数量级。此外，如果每个分量的光子损失率比千分之一更差，或者每个分量的噪声率比$10^{-5}$更差，则资源需求增长更高。我们确定在网络中的交换机的性能作为单一的最有影响力的因素影响资源扩展。
2015-04-22 quant-ph
Optimal Decoder for the Error Correcting Parity Code
本文提出奇偶码的两步解码器，在无噪测量下可实现近优乃至最优解码，含噪测量下容错阈值超5%，为强噪声偏置量子比特平台验证量子优势提供了可行方案。
2025-11-19 quant-ph
