Systematic error tolerant multiqubit holonomic entangling gates
量子完整门具有对局部噪声的内在弹性，为实现容错量子计算提供了一种很有前途的方法。我们提出利用限制在光学阵列或超导电路中的里德伯原子实现高保真完整$(N+1)$ -量子比特控制门。我们识别了该方案，推导了有效多体哈密顿量，确定了多量子比特门的工作条件。独特地，多量子位门不受系统误差的影响，即，激光参数波动和运动失相，因为在操作期间$N$控制原子大部分保持在非常稳定的量子位空间中。我们发现，$C_N$门可以达到相同的保真度水平，在一个给定的门时间为$N\leq5$在适当的参数选择，和门容忍系统参数的错误，可以进一步提高通过优化脉冲工程。在里德伯原子的情况下，所提出的协议是本质上不同于典型的方案的基础上里德伯封锁或反封锁。我们的研究为用光学阵列或超导电路捕获里德伯原子构建鲁棒的多量子比特门铺平了新的道路。它有助于目前的努力，在发展可扩展的量子计算与被困原子和可制造的超导设备。
2021-11-17 quant-ph
Flag fault-tolerant error correction for any stabilizer code
传统的容错量子纠错方案需要多个额外的量子比特，这些量子比特随着代码的最大稳定器生成器权重线性增长。对于一些常见的距离为3的代码，最近的“标志范式”只使用了两个额外的量子位。Chamberland和Beverland（2018）提供了一个任意距离代码的标志错误校正框架。然而，它们的构造需要的条件，只有一些代码族已知满足。我们给出了一个标志纠错方案，适用于任何稳定器代码，无条件。通过快速量子位测量和重置，它使用$d+1$额外的量子位用于距离- $d$码。
2019-12-19 quant-ph
Fault-tolerant Preparation of Stabilizer States for Quantum CSS Codes by Classical Error-Correcting Codes
稳定子态是量子信息理论中的一个重要研究对象，它的结构是基于泡利群的。Calderbank-Shor-Steane（CSS）稳定态在容错量子计算（FTQC）中具有重要的应用价值。然而，如何容错地准备任意CSS稳定器状态的一般CSS稳定器代码仍然是未知的，并且它们的准备在计算资源上是非常昂贵的。在本文中，我们将展示如何准备一个大类的CSS稳定器状态有用的FTQC。我们提出了蒸馏协议使用伴随式编码的经典代码或量子CSS代码。沿着同样的路线，我们表明，经典的编码技术可以减少辅助消耗的Steane综合征提取通过使用额外的横向控制非门和经典的计算能力。在固定辅助消耗率的情况下，我们可以增加量子纠错的频率，有效地降低错误率。
2017-03-09 quant-ph
Loss-tolerant teleportation on large stabilizer states
我们提出了一个通用的方法来寻找丢失容忍隐形传态的大，纠缠稳定态，仅使用单量子比特的测量，称为\emph{stabilizer pathfinding}（SPF）。对于预示的损失，SPF示出生成最佳的损失容忍的测量模式在任何给定的稳定器状态。此外，SPF还提供了高度损失容忍的隐形传态策略时，量子比特损失是unearned。我们提供了一个快速的SPF算法，不断更新的状态生成和测量，因此，这是适合于实时实现的量子计算设备。当与先前用于图状态上的损失容忍传送的模拟相比时，SPF在对预示和未预示损失的容忍度方面提供了相当大的增益，在各种图状态晶格上的低量子比特损失（$< 10\%$）的范围内实现了接近完美的传送速率（$> 95\%$）。利用这些结果，我们还提出了证据，指出在这种状态下存在容损阈值，这反过来表明，我们发现的容损行为也适用于量子比特的数量趋于无穷大。我们的研究结果代表了一个显着的进步，在现实中实现隐形传态的大规模和不久的将来的量子架构，容易受到量子比特的损失，如线性光量子计算和量子通信网络。
2019-04-15 quant-ph
Universal fault-tolerant gates on concatenated stabilizer codes
一个经常被引用的事实是，没有量子代码可以支持一组通用和横向的容错逻辑门。这个不可行的定理通常是对其他普适性构造的兴趣，包括幻态蒸馏。然而，被广泛忽视的是，非横向的，但仍然容错的，直接工作在小量子代码的门的可能性。在这里，我们证明正是这种门的存在。特别是，我们展示了如何通过执行多轮中间纠错来克服非横向性的限制，以在稳定器代码上创建逻辑门，这些稳定器代码除了用于综合征测量所需的那些之外不使用任何辅助工具。此外，我们构造的逻辑门，最突出的例子是Toffoli和受控-受控-Z，通常在其代码上完成通用门集。我们详细介绍了最小的量子码，5-qubit和7-qubit码，这样的通用结构，然后继续推广的方法。这种推广的一个显著结果是，任何具有完整的容错单量子位Clifford门集合的非退化稳定器码都具有通用的容错门集合。另一个是逻辑量子比特在不同稳定器代码之间的相互作用，例如，这意味着一种广泛适用的代码切换方法。
2016-09-18 quant-ph
The disjointness of stabilizer codes and limitations on fault-tolerant logical gates
稳定子码是一类简单而成功的量子纠错码。然而，尽管这些代码的容错计算能力有一些严格的限制，但还是取得了这一成功。在这里，我们介绍了一个新的度量这些代码，不相交性，这，粗略地说，是任何给定的非平凡的逻辑泡利算子的大多数非重叠的代表。利用不相交性证明了检错稳定码的横截门必然在Clifford层次的有限层上。我们还将我们的技术拓扑代码的家庭，找到类似的边界上的层次结构的水平可达到的恒定深度的电路，无论其几何位置。例如，我们可以证明对称的2D表面码对于非Clifford门不能具有非局部恒定深度电路。
2017-10-19 quant-ph
Expedited Holonomic Quantum Computation in Decoherence-Free Subspace
完整量子计算（HQC）在量子加速方面可能没有充分发挥其潜力，这是由于绝热条件要求长的相干运行时间。在这里，我们表明，传统的HQC可以显着加速通过使用外部控制字段，其有效性是完全由控制字段在时域中的积分确定。值得注意的是，这种控制方案可以实现净零能量成本，它是容错的波动和噪声，显着放宽了实验的限制。我们演示了如何实现该计划通过消相干自由子空间。通过这种方式，我们统一了这种容错控制方案，传统的HQC和消相干自由子空间的量子鲁棒性的优点，并提出了一个{ \em expedited}完整量子计算协议。
2016-06-27 quant-ph
Fault tolerance of stabilizer channels
本文提出严格通用的形式化框架分析稳定子信道的容错性，引入广义hook faults概念和故障距离算法，并应用于表面码容错电路设计。
2024-02-25 quant-ph
Fault-tolerant conversion between adjacent Reed-Muller quantum codes based on gauge fixing
设计了前向和后向容错转换电路，实现了Steane码和15比特Reed-Muller量子码之间的转换，从而提供了一个通用的横向门集。在我们的方法中，总共14个代码稳定器中只有7个需要测量，并且我们通过简化一些稳定器来进一步增强电路;因此，我们只需要测量一轮正向转换的8个权重-4稳定器和一轮反向转换的7个权重-4稳定器。对于转换，我们处理随机单量子比特错误及其对规范算子的综合征的影响，并且我们新颖的单步过程使得这两个代码之间的容错转换更有效。我们使我们的方法相当一般，通过展示如何转换之间的任何两个相邻的里德-穆勒量子码$\overline{\textsf{RM}}(1,m)$和$\overline{\textsf{RM}}\left(1,m+1\right)$，我们只需要测量稳定剂的数量与m的比例线性，而不是在以前的工作中获得的指数m。我们提供了明确的数学表达式所需的稳定剂和所需的伴随资源。
2019-02-21 quant-ph
Holonomic quantum computation in subsystems
介绍了一种基于子系统编码的完整量子计算方法。作为一个应用，我们提出了一个方案，通过使用一个有噪声的辅助量子比特的未编码的量子比特应用完整门。该方案不需要在子空间中初始化，因为所有的动力学效应都是作为辅助变换的因素。我们使用这种方法来展示如何容错HQC可以通过2-本地哈密顿与微扰的小工具来实现。
2009-08-28 quant-ph
Fault tolerance for holonomic quantum computation
本文综述了一种基于稳定子码的容错完整量子计算方法。我们解释其工作原理的基础上绝热拖动的子系统包含周围合适的循环，沿信息保持保护的逻辑信息。
2013-12-01 quant-ph
Fault-Tolerant Stabilizer Measurements in Surface Codes with Three-Qubit Gates
本研究展示了使用三量子比特门和单辅助量子比特实现表面码容错稳定器测量，显著降低逻辑错误率并提高容错阈值。
2025-06-10 quant-ph
A Theory of Fault-Tolerant Quantum Computation
为了使用量子纠错码来实际提高量子计算机的性能，有必要能够对编码状态进行容错操作。我提出了一个通用的容错操作理论的基础上对称的代码稳定器。这允许直接确定哪些操作可以在给定代码上容错地执行。我证明了容错通用计算是可能的任何稳定器代码。我将更详细地讨论一些例子，包括五量子位代码。
1997-02-18 quant-ph
Fault-Tolerant Quantum Computation with Higher-Dimensional Systems
我们可以考虑由d维系统组成的量子计算机，而不是基本单位是2维量子比特的量子计算机。有一个简单的推广类稳定器代码的d维系统，我将讨论的容错计算理论，使用这样的代码。我证明了通用的容错计算是可能的，任何高维稳定器代码素数d。
1998-02-02 quant-ph
Continuous measurement-based holonomic quantum computation
University of Southern California（南加州大学）
该研究提出利用量子芝诺效应基于连续测量生成完整圈的方案，解析得出相关序列和时间，给出处理测量跃迁的方法，建立保持可纠错性的条件，还提及不满足纠错时用辅助量子比特使协议适用。
2026-07-08 quant-ph
Scalable star-shape architecture for universal spin-based nonadiabatic holonomic quantum computation
非绝热完整量子计算是实现容错量子信息处理的关键步骤之一，迄今为止已经在许多物理环境中实现。然而，在一些物理系统中，特别是在自旋量子比特系统中，这些系统被积极考虑用于实现量子计算机，实验挑战是不可否认的，并且缺乏一个实际可行的和可扩展的方案，该方案支持所有在单个定义良好的设置中的通用完整量子计算仍然是一个问题。在这里，我们提出并讨论了一个可扩展的星形架构，具有良好的可行性，这可能会打开实现通用的（电子）自旋为基础的非绝热完整量子计算。
2018-08-26 quant-ph
No-Go Theorem on Fault Tolerant Gadgets for Multiple Logical Qubits
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；QUICS（量子信息科学中心）
本研究证明了多逻辑量子比特容错装置无法实现完整克莱因群，限制了容错克莱因装置设计，并表明多逻辑量子比特稳定码不存在。
2026-07-14 quant-ph
Towards Minimal Fault-tolerant Error-Correction Sequence with Quantum Hamming Codes
Xidian University（西安电子科技大学）；Guangzhou Institute of Technology, Xidian University（广州技术学院）；Hangzhou Institute of Technology, Xidian University（杭州技术学院）；Key Laboratory of Education Blockchain and Intelligent Technology, Ministry of Education（教育部区块链与智能技术重点实验室）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
本文提出了一种基于循环矩阵变换的高效容错纠错方法，针对量子汉明码实现了最小化序列长度和硬件开销的改进。
2026-01-15 quant-ph
Flexible Fault Tolerant Gate Gadgets
Joint Center for Quantum Information and Computer Science, NIST/University of Maryland（量子信息与计算机科学联合中心，美国国家标准与技术研究院/马里兰大学）
本研究设计出可让数据与辅助比特采用不同编码的灵活容错门构件，通过为辅助比特选用稳定子码，实现了通用量子码上的Clifford与非Clifford门容错操作，首次提出非加性码的通用容错门集合，并验证了其在两类信道下的容错性。
2024-09-18 quant-ph
Stabilizer Entanglement Distillation and Efficient Fault-Tolerant Encoders
本文通过扩展高码率纠缠蒸馏协议、提出常数深度稳定子码解码器以及表面码常数深度容错编解码方案，提升了纠缠蒸馏效率并突破了传统编码器深度限制。
2025-03-07 quant-ph
Tolerant Testing of Stabilizer States with Mixed State Inputs
本文首次针对混合态输入研究稳定子态的容错测试，提出一种算法，在保真度差距满足多项式条件下，以关于精度倒数多项式级的样本与近线性时间区分混合态是否接近某个稳定子纯态。
2025-05-12 cs.DS quant-ph
Experimental Realization of Nonadiabatic Holonomic Quantum Computation
由于其几何性质，完整量子计算对某些类型的控制误差是容错的。完整量子计算虽然早在十多年前就已提出，但其实验实现仍然是一个公开的挑战。在这封信中，我们报告的第一个实验演示的非绝热完整量子计算在液体NMR量子信息处理器。两个非对易完整单量子比特门，绕x轴和z轴的旋转，以及两个量子比特完整控制非门，通过非线性地演化工作量子比特和辅助量子比特来实现高保真度。这些通用基本门在非绝热量子计算中的成功实现证明了这种快速而有弹性的量子计算范例的实验可行性和迷人的特征。
2013-06-15 quant-ph
Fault-tolerant Compass Codes
本文研究了电路级Bacon-Shor码的一类规范固定，它包括广义表面码的一个子类.我们表明，对于这些代码，容错可以通过直接测量的稳定器。通过模拟我们的容错方案下偏置噪声，我们展示了优化性能的表面码拉伸散装稳定几何的可能性。为了高效准确地解码伴随式，我们将联合查找解码器推广到有偏噪声模型。我们的解码器以二次时间复杂度获得表面码的$0.83\%$阈值。
2019-12-18 quant-ph
Dynamically Corrected Nonadiabatic Holonomic Quantum Gates
实现容错量子计算的关键在于保持所有量子比特的相干性，从而实现对它们的高保真和鲁棒的量子操纵。其中一个有前途的方法是使用几何相位的通用量子门的建设，由于其固有的鲁棒性对某些类型的本地噪声。然而，由于之前实现的局限性，非绝热完整量子计算（NHQC）的抗噪特性仍需要改进。本文结合动态校正技术，提出了一种具有简化控制的通用NHQC协议，该协议在保留几何量子操作的主要优点的同时，可以极大地抑制伴随的X误差的影响.数值模拟表明，我们的门的性能可以大大优于以往的协议。值得注意的是，当将一个消相干的子空间编码的集体去相位噪声，我们的计划也可以对所涉及的Z错误是强大的。此外，我们还概述了物理实现的协议，是不敏感的X和Z的错误。因此，我们的协议提供了一个有前途的策略，可扩展的容错量子计算。
2021-10-06 quant-ph
Bound States for Magic State Distillation in Fault-Tolerant Quantum Computation
幻态蒸馏是容错量子计算中的一个重要基元。幻态是一种纯非稳定态，它可以通过Clifford群操作从某些混合非稳定态中提取出来。由于Gottesman-Knill定理，泡利本征态的混合态不被期望是魔态可分离的，但是是否所有在这个集合之外的混合态都可以被提取是一个悬而未决的问题。在这封信中，我们表明，当资源是有限的，不可分解的状态存在于稳定剂八面体之外。与纠缠理论中出现的束缚纠缠态类似，我们称这种态为束缚态，即魔态蒸馏。
2010-02-01 quant-ph
Subsystem stabilizer codes cannot have a universal set of transversal gates for even one encoded qudit
容错量子计算中的一个长期存在的问题是寻找一组通用的横向门。正如我们中的三个人在arXiv：0706.1382中证明的那样，对于二进制稳定器码来说，这样的集合不存在。在这里，我们推广我们的工作表明，在$d$维希尔伯特空间的子系统稳定器代码，这样一个通用的横向门不能存在，甚至一个编码qudit，对于任何尺寸$d$，素数或非素数。这一结果有力地支持了其他原语，如量子隐形传态，是通用容错量子计算所必需的，并且可能是容错噪声阈值的重要因素。
2008-01-15 quant-ph
Stabilizer Code-Generic Universal Fault-Tolerant Quantum Computation
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文提出通过新型辅助介质协议实现逻辑Clifford和T门，构建通用容错量子门集，无需消耗辅助寄存器或修改底层数据码，适用于所有稳定码，使单个码具备通用量子计算能力。
2026-10-06 cs.DS quant-ph
Learning unknown stabilizer codes using product measurements
School of Mathematical and Physical Sciences, University of Sheffield（谢菲尔德大学数学与物理科学学院）
本文提出一种无需预先知晓结构、利用随机单量子比特测量学习稳定子码生成元的算法，推导了所需态数下界与成功概率界，该方法在qLDPC码上的态数随量子比特数呈多项式对数级缩放。
2026-09-17 quant-ph
SymFT: Universal Fault-Tolerant Quantum Circuit Simulation via Symbolic Clifford--Pauli Frames and Stabilizer Coordinates
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Arclight Quantum Computing Inc.（Arclight量子计算公司）；Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院计算技术研究所）
SymFT是一款高吞吐量容错量子电路模拟器，通过符号Clifford–Pauli框架分解和自适应稳定子坐标规划优化采样，在多种量子电路上实现了比Stim、Clifft、SOFT更优的采样性能。
2026-08-11 quant-ph
Hybrid magic state distillation for universal fault-tolerant quantum computation
一组稳定子操作加上一些特殊的初始态，即所谓的“幻态”，使得通用容错量子计算成为可能。然而，魔态制备不可避免地涉及引入噪声的非理想操作。最常用的消除噪声的方法是通过稳定器操作的魔态蒸馏（MSD）。为了克服以往MSD协议的一些缺点，本文提出了一种将四量子位H型MSD和五量子位T型MSD相连接的混合MSD协议。混合MSD协议进一步集成了不同现有MSD协议的可扩展范围，并将T型可扩展范围扩展到稳定器八面体边缘。它为几乎所有的可扩展范围提供了相当大的量子位成本改进。此外，我们使用核磁共振技术对四量子比特H型MSD协议进行了实验验证，并结合之前的五量子比特MSD实验，证明了混合MSD协议的可行性。
2014-12-11 quant-ph
Detecting arbitrary quantum errors via stabilizer measurements on a sublattice of the surface code
为了构建容错量子计算机，必须实现量子纠错码。这种代码依赖于提取关于量子错误伴随式的信息而不破坏系统中编码的量子信息的能力。稳定器码是这个问题的有吸引力的解决方案，因为它们类似于经典的线性码，具有简单且易于计算的编码网络，并且允许有效的伴随式提取。在这些代码中，通过多量子位稳定器测量来执行校正子提取，这些测量是直到本地操作的位和相位奇偶校验。在此之前，稳定码已经在原子核、俘获离子和超导量子比特中实现。然而，这些实现缺乏执行容错伴随式提取的能力，这对于所有物理量子计算系统来说仍然是一个挑战。在这里，我们通过实验证明了这个问题的关键一步，通过使用超导量子比特的2 × 2晶格，通过同时进行量子非破坏稳定器测量来执行伴随式提取和任意错误检测。该晶格表示用于表面码的原始瓦片，该表面代码是用于可扩展量子计算的有前途的稳定器代码。此外，我们成功地证明了在存在任意应用误差的情况下，通过高保真综合征测量，纠缠态的保持。我们的研究结果支持了采用超导量子比特晶格进行大规模容错量子计算的前景。
2014-10-23 quant-ph
Steering paths mid-flight for fault-tolerance in measurement-based holonomic gates
University of Southern California（南加州大学）
本研究提出了一种通过实时反馈校准霍诺尼克路径的容错方法，以实现测量基霍诺尼克门的高可靠性。
2026-03-03 quant-ph
Fault-tolerant logical gates in holographic stabilizer codes are severely restricted
我们评估全息稳定器代码的实用性，通过研究其允许的容错可实现的门。我们把它们作为子系统代码，并表明，一组横向可实现的逻辑操作包含在克利福德组充分本地化的逻辑子系统。以及证明这具体的几个特定的代码，我们认为，这种限制自然会出现在任何稳定子系统的代码，接近捕捉某些属性的全息。我们将这些结果扩展到近似编码，局部保持门，某些代码的逻辑代数有非平凡的中心，并讨论的情况下，可以限制其他层次的Clifford层次。一些辅助的结果也可能是感兴趣的，包括一个一般的定义的纠缠楔形图的任何子系统代码，和一个彻底的分类不同的可校正性属性的区域中的子系统代码。
2021-03-24 hep-th quant-ph
A note on polynomial-time tolerant testing stabilizer states
本文通过改进 n 量子比特态 Gowers-3 范数的逆定理，给出稳定子保真度下界，并据此设计常数样本、多项式时间的稳定子态容错测试算法。
2024-10-29 cs.CC cs.DS quant-ph
Simple fault-tolerant encoding over q-ary CSS quantum codes
CSS码是稳定子码的一个子族，特别适用于容错量子计算。提出了一种非常简单的方法来编码一般量子时，Calderbank-Shor-Steane量子码，定义在一个q元字母表，使用。
2007-12-19 quant-ph
Syndrome measurements enable deterministic fault-tolerant $T$ gates
IonQ Inc.（IonQ公司）；QuICS, NIST/University of Maryland（量子信息与计算科学研究所，美国国家标准与技术研究院/马里兰大学）；UMIACS, University of Maryland（统一信息管理与计算系统研究所，马里兰大学）；Quantum Research Center, Technology Innovation Institute（量子研究中心，技术创新研究所）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（量子技术中心，新加坡国立大学）；Nanyang Quantum Hub, School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋量子枢纽，物理与数学科学学院，南洋理工大学）
本研究利用综合征测量释放稳定子校验，结合泡利旋转与克利福德前馈，在稳定子码上实现确定性容错T门，并通过两个容错电路验证了机制的有效性。
2026-09-25 quant-ph
Fault-Tolerant Logical Clifford Gates from Code Automorphisms
本文提出利用稳定子码的自同构群构造容错逻辑 Clifford 门，通过将码映射为二元线性码并用 MAGMA 计算自同构，给出严格算法、Python 实现及多种码上的门构造示例。
2025-05-09 quant-ph
An Introduction to Quantum Error Correction and Fault-Tolerant Quantum Computation
量子态是非常微妙的，因此很可能需要某种量子纠错来构建可靠的量子计算机。量子纠错码理论与经典纠错码理论既有密切联系，又有显著区别。许多量子码可以用码字的稳定子来描述。稳定器是一个有限的阿贝尔群，并允许一个简单的表征的纠错性能的代码。量子码的稳定器形式还说明了与经典编码理论的关系，特别是GF（4）（具有四个元素的有限域）上的经典码。为了建造一台在错误存在的情况下正确运行的量子计算机，我们还需要一个容错量子计算理论，指导我们如何在量子纠错码中编码的量子比特上执行量子门。阈值定理指出，只要每个物理门或时间步的错误率低于某个恒定阈值，就有可能创建一台量子计算机来执行任意量子计算。
2009-04-16 quant-ph
Local decoders for fault-tolerant quantum computation and translation-invariant stabilizer codes
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出首个基于拓扑码的二维空间局域容错量子计算架构，核心是时间平移不变元胞自动机表面码译码器，并证明平移不变拓扑稳定子码在现象学噪声下可局域译码。
2026-10-06 cond-mat.stat-mech nlin.CG quant-ph
Experimental implementation of universal holonomic quantum computation on solid-state spins with optimal control
实验实现一组具有高保真度的通用量子逻辑门是量子信息处理的关键，而量子系统与环境之间不可避免的相互作用一直是量子信息处理的挑战。几何量子计算是噪声免疫的，因此提供了一种鲁棒的方法来提高控制保真度。在这里，我们实验实现了最近提出的可扩展的非绝热完整量子计算与固体自旋在钻石在室温下，它保持了灵活性和弹性对退相干和系统控制错误。与以前的几何方法相比，实验上提高了完整单量子比特和双量子比特量子逻辑门的通用集合的量子效率。因此，这项工作使容错可扩展几何量子计算在现实系统中的重要一步。
2021-02-18 quant-ph
First fault-tolerant quantum memory demonstration for a generalized superfast encoding
qBraid Co.（qBraid公司）
本研究提出一种偶数距离的广义超快编码，实现恒定稳定子权重，并首次在电路级噪声下演示其容错量子存储器，阈值约为4×10⁻³。
2026-09-09 quant-ph
Implementation of Fault-tolerant Quantum Logic Gates via Optimal Control
考虑了在编码逻辑量子比特上实现容错量子门的问题。结果表明，基于简单的几何控制思想的逻辑门的横向实现是有问题的现实的物理系统遭受的缺陷，如量子比特的不均匀性或量子比特之间的不可控的相互作用。然而，这个问题可以通过将任务表述为最优控制问题并设计有效的算法来解决，特别是，我们可以找到在固定时间内以有限的控制资源实现所有基本逻辑门的解决方案。最重要的是，即使对于理想系统，使用传统技术也极难实现的逻辑门，例如用于五量子位稳定器代码的T门，似乎不会对最佳控制造成问题。
2009-10-01 quant-ph
Approximate level-by-level maximum-likelihood decoding based on the Chase algorithm for high-rate concatenated stabilizer codes
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology（产业技术综合研究所）
本文提出基于Chase算法的近似逐层最大似然解码器，用于高率拼接稳定器码，以提升在比特翻转噪声下的解码性能。
2026-01-26 quant-ph
Automated Flag-based Fault-Tolerant State Preparation using Integer Linear Programming
Quantinuum
研究如何优化容错态制备电路，利用电路规范算子形式将标志电路构建表示为整数线性规划，能构建门数等于或低于现有技术的电路，还能检测多达三个错误，并推导了Steane纠错器件，测试得到较低错误率。
2026-07-27 quant-ph
Parallel syndrome extraction with shared flag qubits for Calderbank-Shor-Steane codes of distance three
为了实现容错量子计算，可以使用具有较少辅助量子比特的标记伴随式提取。然而，如果一次测量一个稳定器，则电路深度较长。在此之前，Reichardt证明，对于某些小量子码，可以测量至多一个共享标志量子位的多个稳定器。本文提出了一种距离为3的一般Calderbank-Shor-Steane码的容错测量方法，使得多个$Z$ -稳定子（$X$ -稳定子）可以用一个共享的标志量子比特并行容错测量.我们模拟了各种编码方案的内存和计算伪阈值。特别是，我们的并行方案的基础上肖尔的九量子位代码的性能优于已知的七和九量子位的计划在文献中。
2023-02-17 quant-ph
Testing nonstabilizerness only with stabilizer states
School of Computational Sciences, Korea Institute for Advanced Study（韩国高等科学研究院计算科学学院）
本文在魔法资源理论中构造了相互正交却无法被稳定子操作完美区分的稳定子态，提出“无魔法的非稳定子性”，并阐明其对量子数据隐藏、不可克隆和非克利福德门验证的意义。
2026-10-01 quant-ph
Experimental Realization of Nonadiabatic Holonomic Single-Qubit Quantum Gates\\ with Optimal Control in a Trapped Ion
利用几何相位诱导的量子门进行量子计算，由于其对操作噪声的鲁棒性，被认为是容错量子计算中一种很有前途的策略。然而，由于以前方案的参数限制，完整量子门的主要鲁棒性优势被涂抹。在这里，我们通过实验证明了一种解决方案，基于共振驱动的三能级系统，在捕获的Yb离子中实现了具有最佳控制的非绝热完整单量子位量子门，该方案还具有演化速度快、实现方便的优点。与相应的几何门和传统的动态门相比，我们的方案的优势是，它是更强大的控制幅度误差，这是证实了通过量子过程层析成像和随机基准测试方法测量门失真。此外，我们还概述了非平凡的两个量子比特完整门也可以实现在现有的实验技术。因此，我们的实验验证了这种鲁棒和快速完整量子计算策略的可行性。
2020-11-30 quant-ph
Towards Fault Tolerant Adiabatic Quantum Computation
我展示了如何保护绝热量子计算（AQC）对退相干和某些控制错误，使用混合动力学解耦，子系统和稳定器代码，和能量间隙的方法。相应的误差界。作为一个例子，我展示了如何执行退相干保护AQC对本地噪声使用最多两体相互作用。
2008-05-02 quant-ph
Quantum Self-Correcting Stabilizer Codes
在本文中，我们明确地构造（阿贝尔）任意子激发的任意稳定哈密顿是本地的二维量子比特格。这直接导致了这样的结论，即在存在局部热噪声的情况下，这种系统不能用于通过自校正的量子信息的容错存储，即它们被排除作为“量子硬盘驱动器”的候选者。我们认为，在3D中，同样的结构导致了一个论点，即自我校正是不可能的。
2008-10-20 quant-ph
Fault-Tolerant Qudit Gate Optimization in Solid-State Quantum Memory
本文提出了基于153Eu:Y2SiO5的固态量子存储器容错qudit纠错框架，集成非破坏性伴随式提取、自适应QFT和陪集纠错，降低纠错开销并实现可扩展的长寿命量子存储。
2025-03-05 quant-ph
Multiobjective Optimization for Robust Holonomic Quantum Gates
针对量子门多种操作误差相互冲突的问题，提出结合帕累托最优与熵权法的多目标优化框架，在里德伯非绝热全息量子门上验证了其提升保真度与鲁棒性的优势，并适用于其他协议。
2025-10-09 quant-ph
Dynamically Optimized Super-Robust Nonadiabatic Holonomic Quantum Gates Based on Superconducting Circuits
提出一种动态优化的超鲁棒非绝热和乐量子计算方案，通过设计动态校正脉冲将误差校正至四阶，结合超导电路无退相干子空间编码，实现了对控制误差和集体相位误差均具鲁棒性的高保真量子门。
2025-09-16 quant-ph
Noncyclic nonadiabatic holonomic quantum gates via shortcuts to adiabaticity
高保真度的量子门是大规模量子计算的基础。然而，任何量子操作都不可避免地会受到噪声、系统误差和退相干效应的影响，从而导致目标量子任务的失真。因此，高度期望实现高保真、鲁棒和快速的量子门。在这里，我们提出了一个快速和鲁棒的方案来构建高保真完整量子门的通用量子计算的基础上共振相互作用的三能级量子系统通过捷径绝热。在我们的建议中，诱导非循环非阿贝尔几何相位的目标哈密顿量可以用更少的演化时间和实验要求进行逆向工程，从而在简单的设置中实现高保真度的量子门。此外，我们的方案是容易实现的物理系统目前追求的量子计算的实现。因此，我们的建议是一个有前途的容错几何量子计算的方式。
2021-05-28 quant-ph
Stacked codes: universal fault-tolerant quantum computation in a two-dimensional layout
我们介绍了一类3D色码，我们称之为堆叠码，连同容错变换，将映射逻辑量子比特编码在二维（2D）色码堆叠码和回来。堆叠代码允许非Clifford $π/8$逻辑门的横向实现，其在与在2D颜色代码中横向的逻辑Clifford门组合时给出了容错和通用的门集合，而不需要非稳定器幻态。然后，我们表明，形成堆叠代码的层可以展开，并安排在一个2D布局。由于只有Clifford门可以横向实现2D拓扑稳定器代码，非本地操作必须纳入，以允许这种横向应用的非Clifford门。我们的代码实现了这一操作，通过从一个2D的颜色代码的转换，以未折叠的堆叠的代码引起的测量只有几何本地稳定器和仪表操作员在大量的2D颜色代码与一个非本地的操作员，具有支持这样的2D代码之间的一维边界。我们相信，这种方法来实现非本地操作是一个现实的二维稳定器布局，将有利于避免魔态蒸馏所造成的大开销。
2016-03-04 quant-ph
