量子比特错误避免

耗散猫量子比特中的比特翻转错误：二阶微扰理论

Bit-flip errors in dissipative cat qubits: second-order perturbation theory

本文针对耗散猫量子比特中比特翻转率抑制的解析预测与实验差异，发展二阶微扰理论，推导出单光子损失及其他微扰下的比特翻转率解析表达式，并与数值模拟一致。

2025-01-27quant-ph

误码率高达27.6%的量子信道共享密钥的实用方案

Practical Scheme To Share A Secret Key Through An Up To 27.6% Bit Error Rate Quantum Channel

通过量子密钥分发在两个合作参与者之间共享的秘密密钥是安全的，可以抵抗物理定律允许的任何窃听攻击。然而，只有当由于窃听或不完善的设备而导致的量子信道错误率低时，才能建立这样的密钥。在这里，我报告了一个实用的量子密钥分发方案，利用自适应隐私放大过程与双向经典通信。然后，我证明了该方案产生一个秘密密钥时，误码率的量子信道是小于$0.5-0.1\sqrt{5} \approx 27.6%$，从而使它成为迄今为止已知的最抗错误的方案。

2002-11-11quant-ph

模拟大气中的量子误码率

Quantum bit error rate in modeled atmospheres

量子误码率是量子通信中的一个关键量。如果量子信道是大气，信息通常被编码在光子的偏振中。需要一个链路预算，其中考虑到光子与大气相互作用后的去偏振以及吸收、散射和大气排放。一个简单的大气模型的再现的实验装置被用来评估量子误码率在BB84协议和结果。这一结果代表了实现光具座实验的第一步，其中模拟和控制大气效应，以再现不同气象条件下量子信道上的效应。

2008-08-08quant-ph

伪数字量子比特

Pseudo-digital quantum bits

量子计算机是模拟设备，因此它们非常容易受到经典控制电子设备产生的累积误差的影响。快速操作--如退相干所必需的--使得选通错误非常可能。在当前大多数可扩展量子计算机的设计中，不可能同时满足低退相干误差和低选通误差的要求。在这里，我们介绍了一种基于硬件的技术，伪数字门操作。我们对半导体量子点进行了自洽模拟，发现伪数字技术将操作错误率降低了两个数量级以上，从而促进了快速操作。

2002-08-15quant-ph

利用位翻转平均技术减轻量子位读出误差

Qubit Readout Error Mitigation with Bit-flip Averaging

量子计算机正变得越来越容易获得，并且可能很快就会在有用的任务中超越经典计算机。然而，量子位读出错误仍然是在当前设备上运行量子算法的一个重大障碍。我们提出了一个方案，以更有效地减轻量子硬件上的这些错误，并在数值上表明，我们的方法始终优于以前的缓解方案。我们的方案消除了读出误差中的偏差，从而允许用少得多的校准测量来建立一般的误差模型。具体地，对于读出$n$ -量子位，我们示出了校准测量的数量的$2^n$减少的因子，而不牺牲补偿相关误差的能力。我们的方法可以与其他缓解方法相结合并简化，即使对于大量的量子位也可以进行易于处理的缓解。

2021-09-28quant-ph

避免重六边形架构中的缺陷

Avoiding Defects within Heavy-Hexagon Architecture

Hanyang University (ERICA)（汉阳大学（ERICA校区））

针对连通性2-3的重六边形架构，提出仅需2个测量周期的缺陷规避方案，在IBM量子硬件上验证可使逻辑X、Z错误率各降约10%，解决了高连通性架构缺陷处理方法不适用于重六边形架构的问题。

2026-10-14quant-ph

Qudits每比特编码一个原始密钥的量子密钥分发

Quantum Key Distribution Using Qudits Each Encoding One Bit Of Raw Key

所有已知的基于量子比特的加密和测量量子密钥分发（PM-QKD）方案都比基于量子比特的方案具有更好的容错性。它们的高错误弹性部分来自于对用于在每个传输的量子数据中生成原始密钥的多个信号比特的仔细编码，使得相同的窃听尝试在原始密钥中导致更高的比特错误率（BER）。在这里，我表明，高度容错的PM-QKD方案可以简单地通过编码一个比特的经典信息在每个发送的量子比特的形式$(|i\rangle\pm|j\rangle)/\sqrt{2}$，其中$|i\rangle$的形式的正交基的$2^n$维希尔伯特空间。此外，证明了在一定的技术条件下，这些方案可以容忍$n\ge 2$的理论最大误码率为50%，是迄今为止传输非纠缠有限维量子比特的最具容错性的PM-QKD方案.这显示了使用在更高维度的量子态中编码的更低维度的量子信号来处理量子信息的潜力。

2015-11-21quant-ph

量子纠错码不必完全揭示错误综合征

Quantum Error-Correcting Codes Need Not Completely Reveal the Error Syndrome

目前提出的量子纠错码在通过量子信道发送的每个量子比特引入超过一比特熵的噪声存在下不起作用，也不能识别完整错误综合征的任何代码。我们描述了一个代码，它没有找到完整的错误伴随式，并可用于可靠的传输量子信息通过增加一个以上的比特的熵每个传输位的通道。在去极化通道的情况下，我们的代码可以用于保真度.8096的通道。现有的最好的代码只能运行到.8107。

1996-04-12quant-ph

两位相位阻尼量子码的实验实现

Experimental Realization of A Two Bit Phase Damping Quantum Code

利用核磁共振技术，我们在实验上研究了在核自旋系统中应用两位相位检错码来保持量子信息的效果。输入状态被存储有编码和没有编码，并且得到的输出状态与原始状态以及彼此之间进行比较。理论上预期的结果，净减少失真和条件错误概率二阶，确实观察到，尽管不完善的编码操作，增加了约5%的错误概率。从理想的行为偏差的系统研究提供了不同来源的误差的定量措施，并发现与数值模型的良好协议。讨论了体核自旋系统中量子纠错的理论问题，包括保真度测量、信号强度和伴随式测量。

1999-05-25quant-ph

基于2比特量子码的量子密钥分发

Quantum key distribution with 2-bit quantum codes

提出了一种基于2比特量子码的量子密钥分发的测量和验证方案。该协议在任何类型的拦截重发攻击下都是无条件安全的。在传输量子比特的对称性和独立性条件下，我们的方案在四态协议和六态协议中分别可以容忍高达26%和30%的误码率。这些值高于所有目前已知的用于测量和测量协议的阈值。给出了用线性光学实现的具体方法。

2004-01-04quant-ph

低位翻转率概率错误抵消

Low bit-flip rate probabilistic error cancellation

针对 cat-qubit 的位翻转噪声偏置，本文提出保持偏置的低比特翻转率 PEC 方案，使采样开销随电路深度指数下降，并在量子机器学习电路中验证其近期实用性。

2025-06-10quant-ph

研究控制电子设备中位翻转错误对量子计算的影响

Investigating impact of bit-flip errors in control electronics on quantum computation

该研究通过 IBM 模拟量子环境评估 FPGA 脉冲存储位翻转对量子门的影响，并提出无存储开销的 3 位重复纠错码以显著降低 TVD 增长。

2024-05-09cs.ETquant-ph

通过经典位翻转校正减轻量子计算机中的测量误差

Measurement Error Mitigation in Quantum Computers Through Classical Bit-Flip Correction

我们开发了一种经典的位翻转校正方法，以减轻量子计算机上的测量误差。这种方法可以应用于任何算子，任何数量的量子位，和任何现实的位翻转概率。我们首先证明了这种方法的成功性能，通过校正的纵向伊辛模型的基态能量的噪声测量。然后，我们将我们的结果推广到任意运营商和测试我们的方法在IBM量子硬件的数值和实验。因此，我们的校正方法将量子硬件上的测量误差降低了一个数量级。最后，我们讨论了如何预处理的方法，并将其扩展到测量误差以外的其他误差源。对于局部哈密顿算子，开销成本是量子比特数量的多项式，即使包括多量子比特相关性。

2022-09-01hep-latquant-ph

具有独立位翻转和测量误差的拓扑码的容错性

Error tolerance of topological codes with independent bit-flip and measurement errors

拓扑量子纠错码是目前最有前途的候选人，有效地处理量子器件中固有的退相干效应。在数值上，它们的理论误差阈值可以通过将潜在的量子问题映射到相关的具有淬火无序的经典机械自旋系统来计算。在这里，我们提出了一般的容错制度，我们认为量子位和测量误差的结果。然而，与以前的研究不同，这里我们独立地改变不同误差源的强度。我们的研究结果突出了复曲面和颜色代码之间的特殊差异。该研究补充了发表在New J. Phys. 13，083006（2011）中的先前结果。

2016-07-12cond-mat.dis-nnquant-ph

使用经典位翻转校正用于包括2-量子位相关的错误减轻

Using classical bit-flip correction for error mitigation including 2-qubit correlations

我们提出了一个错误缓解方案，纠正读出错误的噪声中间尺度量子（NISQ）计算机[1，2]。在简单回顾了将该方法应用于一个量子位之后，我们继续讨论不同量子位之间发生相关性的情况。我们演示了如何读出错误可以减轻在这种情况下。通过在IBMQ硬件上进行实验，我们表明这种相关性对结果没有很强的影响，有理由忽略它们。

2022-06-08hep-latquant-ph

简单1/3卷积咬尾量子纠错码

Simple Rate-1/3 Convolutional and Tail-Biting Quantum Error-Correcting Codes

分别从经典的自正交$\F_4$ -线性和$\F_2$ -线性卷积码构造了简单的1/3单错纠正无限制和CSS型量子卷积码。这些量子卷积码具有比可比较的量子分组码或先前的量子卷积码更高的速率，并且易于解码。块单错误校正[9，3，3]咬尾码是从非限制卷积码导出的，类似地，[15，5，3] CSS型块码是从CSS型卷积码导出的。

2005-05-25cs.ITmath.ITquant-ph

阿贝尔量子双模型的错误保持：增加拓扑量子存储器的位翻转稳定性

Error Thresholds for Abelian Quantum Double Models: Increasing the bit-flip Stability of Topological Quantum Memory

目前用于构建量子计算设备的方法集中在两级量子系统上，该系统很好地模仿了经典比特的概念，尽管用额外的量子特性进行了增强。然而，d能级量子系统（qudits）的使用可以为量子信息处理提供优势，而不是人为地将状态的数量限制为两个。除其他优点外，最近已经表明，多能级量子系统可以提供更高的稳定性，以应对外部干扰-这是当前技术中的一个关键问题。在这项研究中，我们证明了拓扑量子存储器建立从qudits，也被称为阿贝尔量子双模型，表现出显着增加的弹性噪声。也就是说，即使在考虑多能级量子系统可能的大量错误时，采用量子比特的拓扑量子纠错码也可以比它们的两能级对应物维持更大的错误率。特别是，我们发现强有力的数字证据表明，这些纠错码的阈值给出的散列界。考虑到所获得的显著增加的误差阈值，这可能远远超过工程和控制更高维量子系统的额外复杂性。

2014-06-23cond-mat.dis-nnquant-ph

量子比特初始化的最小能量代价

Minimal Energy Cost to Initialize a Quantum Bit with Tolerable Error

Landauer原理对完美初始化经典位的能量消耗施加了基本限制，这仅在无限长时间的理想操作下才能达到。量子比特在实际操作中的代价问题是在有限的操作时间约束下提出的。对于有限时间$ε$的$τ$初始化，我们发现能量消耗从Landaeur极限（$k_{B}T\ln2$）由$\mathcal{L}^{2}(ε)/τ$增加.在参数空间中初始化之前和之后的状态之间的热力学长度$\mathcal{L}(ε)$随着误差减小而单调增加。例如，在恒定耗散系数（$γ_{0}$）的情况下，最小附加成本是用于$ε=1\%$的$0.997k_{B}T/(γ_{0}τ)$和用于$ε=0.1\%$的$1.288k_{B}T/(γ_{0}τ)$。此外，提出了通过有限时间等温过程实现量子比特初始化的最优方案，以达到最小能量消耗的界限。

2021-12-14cond-mat.stat-mechquant-ph

5比特原子寄存器的位点选择腔读出与经典纠错

Site-selective cavity readout and classical error correction of a 5-bit atomic register

本文在10位点原子阵列上利用局域 Stark 频移实现高保真位点选择腔读出，并结合自适应搜索与经典纠错，将逻辑记忆寿命提升至单比特空转寿命的五倍。

2024-09-07physics.atom-phquant-ph

在IBM和Rigetti量子计算机上研究通过经典位翻转校正减轻读出错误的方差增加

Investigating the variance increase of readout error mitigation through classical bit-flip correction on IBM and Rigetti quantum computers

读出误差是当前有噪声的中等规模量子设备上最主要的误差之一。最近，一种有效的和可缩放的方法，用于减轻这种错误已经开发，基于经典的位翻转校正。在这次演讲中，我们比较了IBM和Rigetti量子设备的这种方法的性能，演示了这种方法如何改善量子硬件上获得的可观测量的噪声测量。此外，我们研究的方差放大后，应用我们的缓解程序，这是共同的所有缓解策略的数据。我们推导出一个新的表达式的减轻泡利运营商的方差的校正期望值和噪声方差。我们的硬件结果显示出良好的协议与理论预测，我们证明，由于减轻程序的方差的增加是温和的。

2021-11-29hep-latquant-ph

卷积和咬尾量子纠错码

Convolutional and tail-biting quantum error-correcting codes

利用经典的自正交1/nF 4-线性卷积码和二进制线性卷积码，分别构造了具有4096个状态和最小距离为10的n-2/n无限制量子卷积码和CSS型量子卷积码作为稳定码.这些码通常具有比可比较的量子分组码或先前的量子卷积码更高的速率和更低的解码复杂度。速率-（n-2）/n块稳定器码具有相同的速率和纠错能力和基本上相同的解码算法，从这些卷积码通过咬尾。

2006-11-07cs.ITmath.ITquant-ph

再论近似量子纠错：引入阿尔法比特

Approximate Quantum Error Correction Revisited: Introducing the Alpha-bit

我们建立，在适当的限制，量子比特的通信应被视为复合资源，干净地分解成独立的相关性和传输组件。因为通信的量子比特可以建立纠缠的ebits，所以量子比特是比ebits更强大的资源。我们确定了一个新的通信资源，零比特，这正是他们之间的差距的一半，零比特取代经典位使隐形传态渐近可逆。将一个量子比特分解为一个ebit和两个零比特具有广泛的应用，包括状态合并，量子信道容量，纠缠蒸馏，量子识别和远程状态制备。这些结果的来源是近似量子纠错理论。量子信道的作用是可逆的，当且仅当没有信息泄漏到环境中，这一特征即使在近似形式下也是有用的。然而，不同的近似概念导致在大尺寸极限下的量子纠错的性质不同的形式。我们研究了当考虑信息泄漏时，约束对参考系维数的影响。虽然结果条件无法确保整个输入都可以被纠正，但它确实确保了与引用的维度匹配的所有维度子空间都是可纠正的。引用的大小可以通过参数$α$来表征，我们将相关联的资源称为$α$位。改变$α$在标准量子纠错和量子识别之间进行插值，量子识别是量子态的相等测试的一种形式。我们发展了$α$-比特的理论，包括上述应用，并确定了一般量子信道的$α$-比特容量，找到了纠缠辅助和摊销变体的单字母公式。

2018-01-13cs.ITmath.ITquant-ph

噪声量子信道上通信的纠错、认证与误接受概率：比特传输速率的逆向上界

Error correction, authentication, and false acceptance, probabilities for communication over noisy quantum channels: converse upper bounds on the bit transmission rate

本文针对噪声量子信道上的经典比特码字通信，推导出比特传输速率的严格上界，该上界依赖于字母表大小和剪枝过程，有助于分类协议悖论并构造抗噪纠错码，同时实现纠错最大化与误接受最小化。

2026-09-15cs.ITmath.ITmath.PR