Realizing Lattice Surgery on Two Distance-Three Repetition Codes with Superconducting Qubits
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本研究通过超导量子比特实现了距离为三的重复码的晶格手术，展示了其在量子纠错中的应用。
2025-01-08 quant-ph
Arbitrarily Loss-Tolerant Quantum Position Verification in a Single Execution
Technische Universiteit Eindhoven（埃因霍温理工大学）；QuSoft, CWI Amsterdam（QuSoft，阿姆斯特丹计算科学中心）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
针对量子位置验证在单次执行中面临纠缠攻击和光子损耗的挑战，提出基于无信令关联的承诺修改方案，实现任意损耗容忍，安全性与底层协议一致，且对抗有界纠缠攻击者。
2026-10-02 quant-ph
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
Break-even point of the quantum repetition code
本文通过基于电路的解析计算，证明相位翻转重复码在弛豫、退相位和门错误并存时仍可突破量子存储器盈亏平衡点，并给出当前平台所需门错误率与最佳纠错周期数。
2023-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Study on the Noise Threshold of Fault-tolerant Quantum Error Correction
研究了实现三量子比特位翻转码和五量子比特码的容错量子纠错（QEC）的量子线路。为了描述噪声的影响，我们应用一个模型的基础上的一个广义的有效的哈密顿系统的环境相互作用考虑到包括随机波动项在系统的哈密顿。这种噪声模型使我们能够在实际器件条件下研究量子线路中噪声的影响，避免了强假设，如最大并行性和弱存储错误。计算了QEC码的噪声阈值。此外，在投影测量，集体浴，容错重复协议的不精确性，并在电路结构上的阈值的并行水平的影响也进行了研究，重点是确定容错QEC电路的最佳设计。这些结果提供了深入的容错QEC过程以及有用的信息，为量子计算机的特定物理实现设计最佳的容错QEC电路。
2004-12-21 quant-ph
Computing Ground State Properties with Early Fault-Tolerant Quantum Computers
在应用量子计算中，分子和材料的基态能量估计是一个重要的研究课题。然而，对于许多具有实际价值的应用，必须估计基态的附加性质。这些包括用于计算材料中电子输运的格林函数和用于计算分子电偶极子的单粒子约化密度矩阵。在本文中，我们提出了一个量子经典混合算法，以有效地估计这样的基态属性与高精度使用低深度量子线路。我们提供了一个分析的各种成本（电路重复，最大的进化时间，预期的总运行时间）作为目标的准确性，频谱间隙，和初始基态重叠的函数。该算法提出了一种使用早期容错量子计算机进行工业相关分子和材料计算的具体方法。
2022-07-05 quant-ph
Fault Tolerant Quantum Error Mitigation
本研究提出容错量子错误缓解（FTQEM），通过容错操作和代码串联指数级抑制错误，提供解析阈值，并验证其优于传统方法。
2024-07-17 quant-ph
Fault-tolerant quantum computing with the parity code and noise-biased qubits
Parity Quantum Computing GmbH（Parity量子计算有限公司）；Parity Quantum Computing Germany GmbH（Parity量子计算德国有限公司）；Institute for Theoretical Physics, University of Innsbruck（因斯布鲁克大学理论物理研究所）
基于偏置噪声量子比特与奇偶架构的编码拼接，实现低物理量子比特开销的容错量子计算
2025-11-27 quant-ph
Quantum non-demolition measurements as a practical primitive for fault-tolerant computation against biased noise
Alice & Bob（爱丽丝与鲍勃公司）；Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, École Normale Supérieure, Centre Automatique et Systèmes, Mines Paris, Université PSL, CNRS, Inria（巴黎高等师范学院物理实验室，巴黎高等师范学院，自动系统与矿业学院，巴黎高等矿业学院，PSL大学，法国国家科学研究中心，法国国家信息与自动化研究所）
本文提出利用高保真量子非破坏性多量子比特泡利Z测量替代偏置保持CNOT门，实现偏置噪声下的容错量子计算，并通过数值模拟展示了在XZZX表面码和重复码中的高阈值与硬件开销降低。
2026-05-22 quant-ph
Fault-Tolerant Cut-Cat State Syndrome Extraction for Quantum Codes
University of Bologna（博洛尼亚大学）
本文提出一种容错的切割猫态综合征提取方法，用于CSS码，通过引入额外的猫稳定测量来纠正钩错误，减少同时需要的量子比特数量，提升门操作效率。
2026-04-19 quant-ph
Noise-tolerant testing of high entanglement of formation
本文提出了一族噪声容忍的非局域游戏，可在未表征且含噪的量子设备中验证高维形成纠缠，并给出双边非局域游戏中量子优势所需纠缠代价的下界。
2017-12-26 quant-ph
High-performance repetition cat code using fast noisy operations
本文针对重复 cat 码提出利用快速含噪 CNOT 与快速辅助量子比特进行稳定子测量的优化，提高物理损耗比阈值并降低阈值下逻辑纠错开销。
2023-12-11 quant-ph
Fault-Tolerant Heisenberg-Limited Quantum Sensing
Joint Quantum Institute, NIST/University of Maryland（马里兰大学与NIST联合量子研究所）；Joint Center for Quantum Information and Computer Science, NIST/University of Maryland（马里兰大学与NIST联合量子信息与计算机科学中心）
该研究将容错量子计算理念引入量子传感，针对特定量子比特噪声模型，证明采用$N$量子比特重复码可在更长传感时间下实现海森堡标度，提升了量子传感的容错性能。
2026-08-04 quant-ph
Catalysis and activation of magic states in fault tolerant architectures
在许多用于容错量子计算的架构中，通用性通过Clifford群酉算子和准备合适的非稳定态（所谓的魔态）的组合来实现。普适性是可能的，甚至对于一些相当嘈杂的非稳定态，因为蒸馏可以将许多嘈杂的副本转化为更少的纯幻态。在这里，我们提出了新的协议，利用多种神奇的状态，在令人惊讶的方式。这些协议提供了以前未观察到的现象的例子，类似于纠缠理论中众所周知的催化和激活。
2011-02-09 quant-ph
Optimizing Fault-tolerant Cat State Preparation
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Quantum Software Company（慕尼黑量子软件公司）
本研究提出一种低深度电路制备容错猫态的方法，通过横向CNOT门和测量实现高容错距离，减少资源消耗。
2026-01-06 cs.ET quant-ph
Performance Analysis of a Repetition Cat Code Architecture: Computing 256-bit Elliptic Curve Logarithm in 9 Hours with 126133 Cat Qubits
本文基于 Shor's algorithm 椭圆曲线离散对数计算，分析了基于 cat qubits 的 2D 重复码架构性能，提出通过 lattice surgery 和门传送实现容错门，展示了在特定参数下用 126133 个量子比特 9 小时完成 256 位对数计算。
2023-08-04 quant-ph
Stabilized Cat in Driven Nonlinear Cavity: A Fault-Tolerant Error Syndrome Detector
在量子纠错中，信息被编码在一个高维系统中，以保护它免受环境的影响。关键的一步是使用自然的、低权重的操作和辅助操作来提取错误信息，而不会对编码系统造成反作用。基本上，附属错误必须不传播到编码系统，并引起超出那些可以纠正的错误。当前用于实现对辅助错误的这种容错的方案是以增加开销要求为代价的。一个有效的方法来提取错误的症状，在容错的方式是通过使用一个单一的辅助强偏置噪声通道。然而，通常，当噪声极度偏置时，所需的基本运算可能变得具有挑战性。我们建议通过在参数驱动的非线性腔中使用玻色猫辅助来克服这个缺点。这样的猫量子比特只经历比特翻转噪声，并且相对于相位翻转是稳定的。为了突出这种方法的灵活性，我们说明了在各种代码，如量子位为基础的复曲面代码，玻色子猫和Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）代码的综合征提取过程。我们的研究结果为实现硬件高效，容错的错误伴随式提取开辟了一条道路。
2018-07-24 quant-ph
Building a fault-tolerant quantum computer using concatenated cat codes
我们提出了一个全面的体系结构分析的基础上提出的容错量子计算机的猫码级联外量子纠错码。对于物理硬件，我们提出了一个系统的声学谐振器耦合到超导电路的二维布局。使用估计的物理参数的硬件，我们进行了详细的误差分析的测量和门，包括CNOT和Toffoli门。建立了一个真实的噪声模型，数值模拟了当外码为重复码或薄矩形表面码时的量子纠错。我们迈向通用容错量子计算的下一步是容错Toffoli魔态准备协议，该协议以非常低的量子位成本显着提高了物理Toffoli门的保真度。为了实现更低的开销，我们设计了一个新的幻态蒸馏协议的Toffoli状态。将这些结果结合在一起，我们获得了运行有用的容错量子算法所需的物理错误率和开销的实际全资源估计。我们发现，有大约1,000个超导电路组件，就可以构建一个容错量子计算机，它可以运行目前经典计算机难以处理的电路。反过来，拥有18,000个超导电路元件的硬件可以在经典计算无法达到的范围内模拟哈伯德模型。
2022-01-27 quant-ph
Feasibility of accelerating homogeneous catalyst discovery with fault-tolerant quantum computers
本研究通过基态能量估计问题从经济效用、经典难度和量子资源三方面分析，表明容错量子计算机有望以约139,000 QPU小时的成本加速均相催化剂发现。
2024-06-10 quant-ph
Fault-tolerant preparation of arbitrary logical states in the cat code
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Tsinghua University（清华大学）
本文提出在四腿猫码中实现容错制备任意逻辑态的框架，通过抑制非相干误差，实现高保真度并支持扩展和硬件兼容性。
2026-02-19 quant-ph
Thermal-dephasing-tolerant generation of Schrödinger cat states with Rydberg dressed blockade
本研究提出基于里德堡缀饰原子的抗热退相介观纠缠态生成方案，将逻辑态编码在缀饰态上，使多体纠缠相干寿命提升至里德堡态编码的约3倍，为大规模量子计算与多体里德堡量子模拟提供理论支撑。
2023-10-06 quant-ph
SpiderCat: Optimal Fault-Tolerant Cat State Preparation
University of Oxford（牛津大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；QuSoft
本文提出SpiderCat方法，通过构造最优电路实现容错猫态制备，显著扩展了容错实现的范围并改进了资源计数。
2026-03-05 quant-ph
Fault-tolerant quantum computing with a microwave Cat Bus
Fudan University（复旦大学）；Shanghai Qi Zhi Institute（上海人工智能实验室）
本文提出基于微波猫总线的无需转运的容错中性原子量子计算架构，其利用猫总线实现全对全连通，可大幅缩短校验子提取周期并提升误差阈值，为高速容错中性原子量子计算提供新方案。
2026-08-04 quant-ph
The loss tolerance of cat breeding for fault-tolerant grid state generation
本文提出一种基于高斯函数线性组合的模拟方法，分析猫态繁殖协议在光学损耗下的性能，发现损耗超过4%时无法制备容错GKP态，并开源了代码。
2025-08-08 quant-ph
Error-Tolerant Amplification and Simulation of the Ultrastrong-Coupling Quantum Rabi Model
本文提出利用猫态量子比特的偏置噪声特性，通过增强反向旋转耦合实现超强耦合量子拉比模型的容错模拟，并抑制参数误差，应用于量子态复兴、对称性及配对猫码计算。
2024-07-21 quant-ph
Early Fault-Tolerant Quantum Computing
本文提出早期容错量子计算（EFTQC）架构性能模型，揭示早期容错算法在适度可扩展性下的优势，以相位估计为例展示其能提升量子计算机处理规模。
2023-11-24 quant-ph
Fault-tolerant multiqubit geometric entangling gates using photonic cat-state qubits
我们提出了一个理论协议来实现多量子位几何门（即，Mølmer-Sørensen门）使用光子猫态量子比特。这些猫态量子比特存储在高$Q$谐振器中，有望用于硬件高效的通用量子计算。具体地说，在强双光子驱动的限制下，猫态量子比特的相位翻转误差被有效地抑制，只留下一个比特翻转误差需要校正。由于这种占主导地位的错误与进化算子交换，我们的协议保留了错误的偏见，因此，可以降低纠错的码容量阈值。几何演化保证了协议对演化路径上随机噪声的鲁棒性。此外，通过在适当的时间改变腔-腔耦合的失谐，协议可以对参数缺陷（例如，总的演化时间），而不会向系统中引入额外的噪声。结果表明，该门可以在短时间内产生多模纠缠猫态，并具有较高的量子效率。
2022-09-02 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
Fault-tolerant syndrome extraction and cat state preparation with fewer qubits
本文降低了容错量子计算中伴随式测量与猫态制备的量子比特开销，证明在距离为3的容错下开销实现指数级降低，并利用$a$维超立方体最长路径高效复用标志量子比特。
2023-10-20 quant-ph
Fault-tolerant quantum computation by hybrid qubits with bosonic cat-code and single photons
Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）；Seoul National University（首尔大学）；Korea University（高丽大学）；The University of Sydney（悉尼大学）；Pritzker School of Molecular Engineering, The University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）
研究基于DV和CV系统优势实现容错混合量子计算，定义CV-DV混合量子比特，通过串联混合量子比特和外部DV量子纠错码设计容错架构，经数值模拟其资源效率更高，损耗阈值创纪录，还探讨了在多种平台的实现途径。
2026-07-08 quant-ph
A simple protocol for fault tolerant verification of quantum computation
随着实验性量子计算技术现在处于起步阶段，寻找测试这些量子计算正确性的有效方法变得更加紧迫。在交互式证明的框架内验证量子计算的方法已经卓有成效地解决了这个问题。具体来说，声称执行量子计算的不可信代理（证明者）可以让另一个代理（验证者）验证他的声明，该代理只能访问经典计算和用于准备或测量单个量子比特的小型量子设备。然而，当这种量子设备容易出错时，验证变得具有挑战性，并且通常现有的协议通过添加额外的假设来解决这个问题，例如要求设备中的噪声与证明者设备上的噪声不相关。在本文中，我们提出了一个简单的协议来验证量子计算，在存在噪声的设备，没有额外的假设。该协议基于事后验证技术，允许证明者知道所需的量子计算及其输入。我们还进行了模拟的协议，一个量子位计算，并找到错误阈值时，使用量子位重复码以及Steane码。
2018-04-17 quant-ph
Fault-Tolerant Exact State Transmission
我们发现，一类一维XY型模型可以使高保真量子态传输，无论耦合配置的细节。这种观察导致了状态传输设置的容错设计。该设置是容错的，具有指定的阈值，对耦合配置的工程故障，制造缺陷或缺陷，甚至时间相关的噪声。我们提出了在一维光晶格中使用硬核玻色子的容错方案。
2012-05-02 quant-ph
Assessing Finite Scalability in Early Fault-Tolerant Quantum Computing for Homogeneous Catalysts
Zapata Computing, Inc.（Zapata Computing公司）；bp Technology（bp科技公司）
本研究针对早期容错量子计算（EFTQC），探究有限可扩展性对开壳层催化系统QPE模拟资源需求的影响，比较不同硬件原型与编码配置，揭示高保真架构及LDPC码的优势，为量子硬件设计提供指导。
2025-11-13 quant-ph
Fault-tolerant Fusion-based Quantum Computing with the Four-legged Cat Code
本文提出一种将四足猫码与XZZX码级联的平面容错融合量子计算架构，利用标准电路QED技术实现资源态制备和贝尔测量，硬件级一阶校正主要错误，使容错距离加倍并降低硬件复杂度。
2025-08-07 quant-ph
Autonomous quantum error correction and fault-tolerant quantum computation with squeezed cat qubits
针对连续变量系统中的主要误差源--激发损耗，提出了一种利用压缩猫（SC）码的自治量子纠错方案.通过水库工程，我们表明，结构化耗散可以稳定的两个组件SC，同时自主纠正错误。这种耗散的实现仅需要三个玻色子模式之间或玻色子模式与qutrit之间的低阶非线性耦合。虽然我们提出的方案是设备独立的，它是很容易实现与当前的实验平台，如超导电路和捕获离子系统。与稳定猫相比，稳定SC具有更低的主导错误率和显着增强的噪声偏差。此外，SC的偏置保持操作具有低得多的错误率。在组合中，稳定的SC在与外部离散变量码级联时导致实质上更好的逻辑性能。表面SC方案实现了损失率$κ_1$和工程耗散率$κ_2$之间的阈值比的一个数量级以上的增加。在实际的噪声比$κ_1/κ_2 = 10^{-3}$下，重复SC方案即使在小的平均激发数4的情况下也可以达到$10^{-15}$逻辑错误率，这对于实际有用的量子算法已经足够了。
2022-10-24 quant-ph
Fault-tolerant quantum computation using large spin cat-codes
提出基于大自旋 qudit 的 spin-cat 容错纠错协议，设计保秩 CNOT 等通用门及无测量幅度纠错，并在中性原子方案中验证其更高阈值与更低开销。
2024-06-11 quant-ph
Deterministic generation of a four-component optical cat state
四分量猫态是实现容错连续变量量子计算的一种特别有用的量子态。虽然这种编码已经在实验上产生并应用于微波领域，但在光学领域还没有产生这种状态。在这里，我们提出了一个简单的线性光路结合光子计数器的产生这样的光学四分量猫态。这项工作可能为第一代容错光学连续变量量子码的实验铺平道路。
2019-12-20 quant-ph
Calibration-Conditioned FiLM Decoders for Low-Latency Decoding of Quantum Error Correction Evaluated on IBM Repetition-Code Experiments
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；Fordham University（福特汉姆大学）；Lehigh University（勒海大学）；University of Washington（华盛顿大学）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
基于IBM重复码实验，该校准条件下的FiLM解码器在低延迟下显著降低逻辑错误率，展示出适应性解码的潜力。
2026-01-22 quant-ph
Repeated Purification versus Concatenated Error Correction in Fault Tolerant Quantum Networks
纠缠分布是未来量子互联网的核心机制。然而，量子世界是一个有缺陷的环境。因此，成功的纠缠交换容易出错。量子态错误的发生可以使用纯化和纠错来减轻，在前一种情况下可以重复纯化和纠错，在后一种情况下可以级联纯化和纠错。重复的纯化将低保真度的量子比特合并成更高质量的量子比特，而级联纠错则建立在量子信息的冗余基础上。在本文中，我们深入研究和比较两种方案：重复纯化和级联纠错。我们考虑使用重复的净化和级联纠错，以减轻存在的故障，发生在远程网络节点之间的贝尔对建立。我们比较了它们的性能与重复或串联的数量，以达到量子网络中的一定保真度。我们研究他们的资源需求，即他们的工作记忆复杂度（例如，存储的量子位的数量）和操作复杂度（例如，操作次数）。我们的分析表明，级联纠错，与重复纯化，需要更少的迭代，并具有较低的操作复杂性比重复纯化，以达到高保真度的代价增加内存的要求。
2023-02-27 cs.ET quant-ph
Syndrome-Derived Error Rates as a Benchmark of Quantum Hardware
本文提出利用小规模量子纠错电路（重复码）的输出，通过分析综合征测量期间空闲量子比特的错误率，构建量子设备错误过程的详细图景，作为量子硬件的基准测试方法。
2022-07-01 quant-ph
Fault-Tolerant Operation of Bosonic Qubits with Discrete-Variable Ancillae
本文提出一种基于广义路径无关量子控制的混合容错框架，仅用色散耦合和分束器耦合即可为四腿猫态量子比特构造通用纠错器件，并通过级联外部编码展示了利用现有硬件实现容错量子计算的可行性。
2023-10-31 quant-ph
A fault-tolerant encoding for qubit-controlled collective spins
Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪什实验室）
本文提出spin-N-Cat码，通过自旋相干态的叠加编码逻辑量子比特，实现容错编码，适用于大规模自旋系统，具有高保真度和硬件高效性。
2026-03-16 quant-ph
Generalized figure of merit for qubit readout
容错量子计算的许多有前途的方法需要重复的量子非破坏（QND）读出的二进制观测值，如量子比特（qubit）。读出性能的常用品质因数是单次重复中二进制分配的错误率。然而，已知该品质因数是不够的。实际上，真实世界的读出结果通常是模拟的而不是二进制的。因此，二进制分配丢弃了关于模拟结果的置信水平的重要信息。在这里，一个广义的数字的优点，充分捕捉模拟读出结果中包含的信息的建议。该品质因数是与一次重复中的模拟读出结果的统计相关联的衰减信息。与单次重复错误率不同，对于任意的读出噪声，该衰减信息唯一地确定渐进累积错误率。因此，实验中常见的非高斯读出噪声可以用具有相同的高斯信息的有效高斯噪声来描述。重要的是，它表明，这样一个普遍的描述持续为少量的重复和非QND缺陷相关的真实实验。最后，使用BADFF信息来严格量化由模数到二进制转换丢弃的信息量。这些结果为量子位读出提供了一个统一的框架，并应有助于在所有平台上优化和设计近期量子器件。
2021-04-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering fast bias-preserving gates on stabilized cat qubits
稳定化猫码通过一组偏置保持（BP）门提供一个有偏噪声信道，可以显著降低容错量子计算的资源开销.然而，所有现有的BP门方案都需要绝热量子演化，其性能受到绝热门期间的激发损耗和非绝热误差的限制。在这项工作中，我们应用基于导数的泄漏抑制技术来克服非绝热误差，这样我们就可以在Kerr-cat量子比特上实现快速BP门，从而提高门保真度，同时保持高噪声偏置。当应用于级联量子纠错时，快速BP门不仅可以改善逻辑错误率，而且可以减少资源开销，从而可以更有效地实现容错量子计算.
2021-05-28 quant-ph
Fault-Tolerant Quantum Computing with Trapped Ions: The Walking Cat Architecture
IonQ Inc.（IonQ公司）
本文提出了一种基于LDPC码的囚禁离子量子计算机架构，设计了高效的解码器和误差校正协议，展示了三种不同架构实例，实现了高逻辑量子比特数和高操作速率的容错量子计算。
2026-04-21 cs.ET quant-ph
Cultivating logical catalysts for fault-tolerant dyadic phase rotations
Cornell University（康奈尔大学）
提出表面码培养协议，通过相位反冲生成精确的二元相位门Z^{2^{-b}}的可重用逻辑催化剂状态，实现恒定深度的在线非克利福德操作，消除近似误差。
2026-06-26 quant-ph
Bias-preserving computation with the bit-flip code
针对偏置噪声信道下比特翻转重复码容错量子计算的相位翻转误差问题，提出S、H、CZ、R_z门的偏置保持实现方案，提升了量子系统演化等任务的计算精度。
2024-06-03 quant-ph
A complete continuous-variable quantum computation architecture based on the 2D spatiotemporal cluster state
本文提出了一种基于二维时空簇态的完整连续变量量子计算架构，涵盖簇态制备、门传送实现、GKP码纠错及容错方案，实现了12.3 dB的压缩阈值。
2025-03-11 quant-ph
SurfaceNet: Fault-Tolerant Quantum Networks with Surface Codes
本文提出SurfaceNet，一种基于表面码直接传输量子消息的容错量子网络，通过单向量子通信过程和高效路由协议纠正操作与光子丢失错误，显著提升了整体通信保真度。
2023-10-20 cs.NI quant-ph
Fault-Tolerant Quantum Key Distribution: Enabling Overclocked Modulation
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学院量子信息与量子物理学前沿卓越中心）；University of Vigo（维戈大学）
针对量子密钥分发中调制带宽限制导致的安全性、速率和成本难以兼得的问题，提出一种容错协议和两种实用技术，在超频调制下确保安全性并提高密钥率。
2026-05-26 quant-ph
Fault-tolerant fermionic quantum computing
本文提出费米子容错量子计算框架，利用原生费米子操作构建纠错码并实现通用门集，将模拟材料时间演化的电路深度从O(N)降至O(log(N))，为中性原子等原生费米子平台实现容错量子计算开辟了新途径。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Towards practical and error-robust quantum position verification
输入的丢失可能对量子位置验证（QPV）协议的安全性有害，因为它可能允许攻击者不回答所有播放的回合，而只回答那些他们表现良好的回合。我们提出了一个新的完全丢失容忍协议QPV $_{\textsf{SWAP}}$，基于SWAP测试，具有几个理想的属性。该协议的任务是估计两个输入状态之间的重叠，该协议可以仅使用单个分束器和两个检测器来实现。通过制定可能的攻击作为一个半定规划（SDP），我们证明了充分的损失容忍对非纠缠攻击限制本地操作和经典的通信，并表明攻击概率呈指数衰减下并行重复轮。我们表明，即使允许未纠缠的攻击者进行量子通信，该协议仍然是安全的，使我们的协议成为第一个具有此属性的完全容错协议。在实验条件下进行了详细的分析，表明QPV $_{\textsf{SWAP}}$仍然相当强大的设备错误。我们确定了一个必要的安全条件与错误，并模拟我们的协议与目前现实的实验参数的一个实例，收集攻击成功概率$\leq10^{-6}$可以通过收集只是几百个决定性的协议回合。
2022-08-10 quant-ph
Error-Mitigated Hamiltonian Simulation: Complexity Analysis and Optimization for Near-Term and Early-Fault-Tolerant Quantum Computers
The University of Tokyo（东京大学）；Institute for Physics of Intelligence, The University of Tokyo（东京大学物理智能研究所）；Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；NTT Computer and Data Science Laboratories, NTT Inc.（日本电信电话公司计算机与数据科学实验室）；NTT Research Center for Theoretical Quantum Information, NTT Inc.（日本电信电话公司理论量子信息研究中心）
本文提出了一种误差缓解的哈密顿量模拟方法，通过分析复杂度和优化权衡，提高了近似量子计算机和早期容错量子计算机的模拟精度和效率。
2026-08-26 quant-ph
Practical quantum error correction with the XZZX code and Kerr-cat qubits
能够进行大规模容错量子计算的健壮架构的开发应该同时考虑它们的量子纠错码和它们所基于的底层物理量子比特。根据这一设计原则，我们展示了显着的纠错性能级联的XZZX表面码与克尔猫量子比特。我们对比了几种不同的容错系统的变体，这些系统经历了不同的电路噪声模型，这些模型反映了Kerr-cat量子比特的物理特性。我们的模拟表明，我们的系统在物理合理的参数范围内可扩展到低于$p_\mathrm{CX} \sim 6.5\%$的阈值门失真度，其中$p_\mathrm{CX}$是我们系统中最嘈杂的门的失真度;受控非门。该阈值可以在具有$10$ MHz的克尔非线性、$\sim 6.25$光子猫量子比特、$\gtrsim 64μ$ s的单光子寿命和热光子布居$\lesssim 8\%$的超导电路架构中达到。这些参数通常在超导电路中实现。
2021-10-18 quant-ph
