QKD in the NISQ era: enhancing secure key rates via quantum error correction
错误缓解是实现量子密码协议全部潜力的关键挑战之一。因此，有很多兴趣在适应技术从量子纠错（QEC），以提高量子密码协议的鲁棒性。在这项工作中，我们基准测试了不同QKD协议在有噪声的量子设备上的性能，有和没有纠错。本文给出了在振幅阻尼噪声作用下的量子信道上BB84、B92和BBM92量子密钥分发协议的安全密钥速率。我们从理论上和IBM量子处理器上的实现证明，B92是振幅阻尼和广义振幅阻尼噪声下的最佳协议。然后，我们表明，嘈杂的BBM92协议的安全性至关重要地取决于类型和纠缠对的分布模式。最后，我们在一个有噪声的量子处理器上实现了一个使用双轨编码的纠错BB84协议，并证明了在存在噪声的情况下，双轨BB84实现的性能优于传统的BB84。我们的安全密钥速率计算还考虑了CNOT不完善对协议错误率的影响。
2022-10-11 quant-ph
Topological Quantum Error Correction with Optimal Encoding Rate
证明了编码率$k/n$渐近逼近最大可能值的拓扑量子纠错码的存在性。这些拓扑代码的明确的建设，提出了使用表面的任意属。我们发现一类正规环面码是最优的。对于物理实现，我们提出了平面拓扑代码。
2006-05-22 cond-mat.str-el cs.GR hep-th
Universal phase correction for quantum state transfer in one-dimensional topological spin chains
通过数值研究一维拓扑自旋链中的量子态传输相位，发现绝热与非绝热方案均满足通用校正 $ϕ_0=(N-1)π/2$，且具有 $\mathbb{Z}_{4}$ 对称性。
2025-06-09 quant-ph
Parallelized quantum error correction with fracton topological codes
分形拓扑相位具有大量的物化对称性，这些物化对称性在它们的激励上强制执行刚性结构。值得注意的是，我们发现，基于分形相位的量子纠错码的对称性使我们能够设计解码算法。在这里，我们提出并实现解码算法的三维X立方体模型。在我们的示例中，解码被并行化为一系列二维匹配问题，从而显著简化了解码器中最耗时的组件。我们还发现，它的点激励的刚性结构，使我们能够获得高阈值错误率。我们的解码算法带来光的一些关键的想法，我们希望是有用的一般拓扑稳定器码的解码器的设计。此外，并行化的概念统一了量子纠错中的几个概念。最后，我们讨论了我们的方法的广泛适用性，我们解释并行代码和其他方法的量子纠错之间的联系。特别是，我们提出的新概念代表了一个泛化的单发错误校正。
2020-04-01 cond-mat.str-el quant-ph
High-threshold topological quantum error correction against biased noise
量子信息可以免受退相干和其他错误的影响，但前提是这些错误足够罕见。为了使量子计算成为一种可扩展的技术，有必要制定能够容忍实际高错误率的量子纠错实用方案。在某些物理系统中，错误可能会表现出一种特征结构，可以仔细利用这种结构来提高纠错的效率。在这里，我们描述了一个方案的拓扑量子纠错，以保护量子信息从一个去相位偏置的错误模型，在这里我们结合了一个重复码的拓扑集群状态。我们发现，该计划容忍的错误率高达1.37%-1.83%，每个门，只需要在一个二维阵列的短程相互作用。
2013-12-12 quant-ph
Chiral Color Code : Single-shot error correction for exotic topological order
本文提出三维手性颜色码，可在量子比特和量子比特系统中实现费米子型及手性拓扑序，并继承规范颜色码的单次纠错和码切换能力，为操控费米子与手性任意子提供新平台。
2025-09-22 cond-mat.str-el quant-ph
Topological quantum error correction in the Kitaev honeycomb model
Kitaev蜂巢模型是一种近似的拓扑量子纠错码，其相位与环面码相同，但只需要一个2体哈密顿量。作为一个受抑自旋模型，它完全超出了通常研究的拓扑量子码的交换模型，但它的精确可解性使它比一般的拓扑有序哈密顿量更适合于分析这种非交换设置中产生的影响。在这里，我们研究量子纠错蜂窝模型中使用的解析和数值技术。首先，我们证明了显式指数界的近似退化，局部不变性，可纠正的代码空间。这些界限比使用已知的拓扑相的一般性质可以实现的更紧。我们的证明是专门为蜂窝模型，但一些方法可能仍然是更广泛的利益。在此之后，我们数值研究了噪声所造成的热化过程中的微扰制度的环面代码重整化群不动点。在这种情况下的非拓扑激发的外观没有显着的影响，在我们研究的制度的蜂窝模型的纠错性能。虽然这个模型的行为被发现是定性类似的标准复曲面代码在大多数制度，我们发现一个有趣的效果在低温，有限大小的制度，出现一个优选的晶格方向和任意子扩散的几何约束的数值证据。我们预计，与标准复曲面代码相比，这种效应会改善系统尺寸对寿命的影响。
2017-08-31 cond-mat.str-el quant-ph
Topological graph states and quantum error correction codes
判定一个给定的量子态族是否拓扑有序是凝聚态物理和量子信息理论中一个重要而重要的问题。我们推导了一类图态处于TQO-1的充要条件，TQO-1是一类量子纠错码态，其码距与物理量子比特数成宏观比例。使用这些标准，我们考虑了一些特定的图族，包括星形和完全图，以及完全和完全二部图的线图，并讨论了拓扑有序和如何构造码字。然后，该形式主义被用来构建几个具有宏观距离的代码，包括由局部稳定器生成的三维拓扑代码，该三维拓扑代码也具有宏观数量的编码逻辑量子比特。结果表明，图态为拓扑稳定量子纠错码的构造和表征提供了一种有效的方法。
2021-12-05 quant-ph
Finite-size corrections to quantized particle transport in topological charge pumps
研究了有限系统绝缘基态中绝热电荷输运的量子化。拓扑电荷泵在实验中被用作拓扑顺序的指示器。在热力学极限下，输运可以与拓扑Berry相有关，因此是严格量子化的。对于有限系统来说，这不再是真的。我们推导出非相互作用和相互作用系统的运输有限大小的修正，并将它们与单和多体Berry曲率的分析性质。我们发现，它们依赖于泵的实验实现的细节。虽然即使在大型系统中它们也是不可忽略的，但是适当选择泵送协议可以抑制这些校正。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Optimal error correction in topological subsystem codes
利用拓扑结构进行主动量子纠错是克服量子计算中退相干的一种有效方法。拓扑子系统代码结合了拓扑和子系统代码的优点，允许在二维量子位阵列中仅用2-本地测量进行错误伴随式恢复。我们研究了在非常一般的外部噪声条件下拓扑子系统色码的错误阈值。通过将问题转化为经典的无序自旋模型，我们使用蒙特卡罗模拟估计拓扑子系统代码具有5.5（2）%的最佳误差容限。这意味着现有的纠错算法有足够的改进空间，通常可以找到大约2%的阈值。
2012-05-14 cond-mat.dis-nn quant-ph
Experimental demonstration of topological error correction
拓扑纠错--一种基于具有拓扑性质的簇状态主动纠错的新方法--具有迄今为止已知的最高阶可容忍错误率（10^{-2}）。此外，该方案只需要最近邻相互作用，特别适合于大多数物理系统。在这里，我们报告的第一个实验演示的拓扑错误校正与8量子位的光学团簇状态。在实验中，它表明，相关性可以防止任何单个量子位上的单个错误。此外，当所有量子位同时以相等的概率发生错误时，有效错误率显著降低，清楚地验证了拓扑纠错的优势。错误率低于阈值的量子门在目前的实验技术范围内。我们相信拓扑纠错将是未来大规模量子计算的一个重要组成部分。
2012-02-26 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Detecting subsystem symmetry protected topological order via entanglement entropy
子系统对称性保护拓扑序（Subsystem symmetry protected topological order，SSPT）是一种量子序，由作用于整个系统的低维子系统的对称性保护。在本文中，我们展示了如何SSPT顺序可以表征和检测的纠缠面积法的常数校正，类似于拓扑纠缠熵。以典型的二维团簇相为例，我们使用张量网络方法给出了一个分析论证，即几乎所有的相态都表现出对面积律的相同修正，从而这种修正可以用来可靠地检测团簇相的SSPT阶。基于这一思想，我们制定了一个数值方法，使用张量网络来提取这种校正从基态波函数。我们用这种方法来研究的命运的SSPT顺序的集群状态下的各种外部场和相互作用，并发现，除非相变是交叉的，或子系统的对称性被明确打破的校正持续存在。令人惊讶的是，这些结果发现，SSPT顺序的集群状态持续超出集群阶段，由于一种新类型的子系统时间反演对称性。最后，我们讨论了在不同晶格上的三维团簇态中发现的面积定律的修正，表明了一般子系统对称性的丰富行为
2019-09-05 cond-mat.str-el quant-ph
Strictly local one-dimensional topological quantum error correction with symmetry-constrained cellular automata
拓扑码的主动量子纠错是实现量子比特长期存储的最有前途的途径之一。考虑到未来的应用，在物理实现中所使用的解码算法的可扩展性是至关重要的。在这项工作中，我们专注于一维Majorana链和构造一个严格的本地解码器的基础上的自对偶元胞自动机。我们研究数值和分析其性能，并利用这些结果设计一个可扩展的解码器，在噪声的存在下，具有指数增长的消相干时间。我们的研究结果铺平了道路的可扩展性和模块化设计的积极纠正一维拓扑量子存储器。
2018-01-12 nlin.CG quant-ph
Topological qubits from valence bond solids
构造了基于$SU(N)$对称价键固体模型的拓扑量子比特。逻辑拓扑量子比特是具有双重简并的基态子空间，这是由于全局宇称对称性的自发破缺。对于任何整数$N > 2$，逻辑$Z$ -旋转角度$\frac{2π}{N}$由全局扭曲操作提供，其具有拓扑性质并受能隙保护。本文还提出了一种与标准量子纠错码级联的一般方案，该方案可以得到更好的量子纠错码。一般的纠错性质的保序拓扑序也被证明。
2018-05-24 cond-mat.str-el quant-ph
Minimum weight perfect matching of fault-tolerant topological quantum error correction in average $O(1)$ parallel time
考虑扩展$L\times L$的量子位的2-D正方形阵列。我们提供了一个证明，与在这个阵列上运行特定类别的拓扑量子纠错码相关联的最小权重完美匹配问题可以用经典计算设备的2-D正方形阵列精确地解决，每个计算设备名义上与固定数量的$N$量子比特相关联，假设物理错误率低于固定的非零值以及其他物理上合理的假设，则每轮错误检测的恒定平均时间独立于$L$。该证明仅适用于完全容错的情况，而不适用于完美稳定器测量的情况。
2014-10-10 quant-ph
Enhancing energy transfer in quantum systems via periodic driving: Floquet master equations
我们提供了一个全面的研究的能量转移现象-填充一个给定的能级-在3-和4级量子系统耦合到两个热浴。特别是，我们研究了外部周期性驱动和浴诱导的相干性对能量转移效率的影响。我们认为Floquet-Lindblad和Floquet-Redfield的情况下，这两者都是在Born-Markov，弱耦合制度，但不同的治疗的长期近似，对于后者，我们开发了一个适当的Floquet型主方程采用部分长期近似。在整个分析过程中，我们在主方程中保持兰姆位移修正。我们观察到，特别是在Floquet-Redfield的情况下，驱动场可以提高能量传输效率相比，nondriven的情况下。此外，不像退化系统的兰姆位移校正不显着的能量转移，在Redfield和Floquet-Redfield的情况下，这些校正有不可忽略的影响。
2021-05-29 quant-ph
Topological phases of matter, Quantum Error Correction and Topological twist
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
本文研究了双半子模型的拓扑相变与纠错算法，并探讨了晶格结构扭动对拓扑相的影响，揭示了“虫洞”现象。
2023-10-06 math-ph math.MP quant-ph
Comparing the Overhead of Topological and Concatenated Quantum Error Correction
本文比较了量子纠错码与级联量子纠错码和拓扑量子纠错码的开销。为了执行数值分析，我们使用我们最近开发的量子资源估计器工具箱（QuRE）。我们使用QuRE来估计量子比特的数量，量子门，以及在时钟速度和可靠性不同的几种候选量子技术上分解1024位数所需的时间。我们有几个有趣的观察。首先，当物理门错误率高时，拓扑量子纠错需要较少的资源，对于低于大约10 E-7的物理门错误率，白级联码具有较小的开销。因此，我们表明，不同的纠错码应选择两个研究的物理量子技术-离子阱和超导量子比特。其次，我们观察到，在一个典型的逻辑电路，一个由表面码保护的容错电路，和一个由级联码保护的容错电路中发生的基本门类型的组成都不同。这也表明，选择最合适的纠错技术取决于未来技术有效执行特定门的能力。
2013-12-09 quant-ph
Non-Pauli topological stabilizer codes from twisted quantum doubles
长期以来，人们已经知道，长程纠缠拓扑相位可以用来保护量子信息免受不必要的本地错误。事实上，内禀拓扑序的条件让人想起了忠实的量子纠错的标准。与此同时，使用一般的拓扑秩序的实际纠错的承诺仍然在很大程度上没有实现的日期。在这项工作中，我们显着有助于建立这样一个连接，阿贝尔扭曲量子双模型可以用于量子纠错。通过利用组上同调数据坐在这些晶格模型的心脏，我们将这些哈密尔顿到满秩，成对的交换运营商，定义交换稳定的条款。由此产生的代码由非泡利交换稳定器定义，具有可以是量子比特或更高维量子系统的局部系统。因此，这项工作建立了一个新的连接之间的凝聚态物理和量子信息理论，并构建工具，系统地设计新的拓扑量子纠错码超越环面或表面码模型。
2021-02-16 cond-mat.str-el quant-ph
Mixed-state topological order and error-correction thresholds in non-Abelian codes: rigorous results
King's College London（伦敦国王学院）；Cavendish Laboratory（卡文迪许实验室）
研究非阿贝尔码受噪声影响时的恢复阈值，提出通用严格技术，可捕捉二维码受任意局部噪声影响，证明一定噪声强度下逻辑信息可高精度恢复，噪声破坏态有混合态拓扑序特征，还介绍了方法在高维及相关噪声模型的应用。
2026-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Enhancing Quantum Memory Lifetime with Measurement-Free Local Error Correction and Reinforcement Learning
Harvard University（哈佛大学）
本研究提出无测量局部纠错的强化学习优化框架，在亚阈值门错区域下对二维伊辛模型、四维环面码的量子存储器寿命提升优于传统Toom规则方案，还可减少中段读取并适用于拓扑量子态耗散制备。
2024-12-03 cs.LG physics.comp-ph quant-ph
Machine-learning-assisted correction of correlated qubit errors in a topological code
容错量子计算需要一种有效的方法来检测和纠正在编码的量子信息中积累的错误。在机器学习的背景下，神经网络是量子纠错的一种有前途的新方法。在这里，我们表明，一个循环神经网络可以训练，只使用实验访问的数据，检测错误的广泛使用的拓扑代码，表面码，与性能以上的最小权重完美匹配（或开花）解码器。因为神经网络解码器可以检测比特翻转（X）和相位翻转（Z）误差之间的相关性，所以实现了性能增益。机器学习算法适应物理系统，因此不需要噪声模型。循环神经网络的长短期记忆层在大量的量子纠错周期内保持其性能，使其成为即将到来的表面码实验实现的实用解码器。
2018-01-17 cond-mat.dis-nn quant-ph
An Introduction to Topological Quantum Codes
这是《\emph{Quantum Error Correction}》一书中的\emph{Topological Codes}一章，由Daniel A. Lidar和Todd A. Brun，Cambridge University Press，New York，2013. http://www.cambridge.org/us/academic/subjects/physics/quantum-physics-quantum-information-and-quantum-computation/quantum-error-correction
2013-11-01 quant-ph
Enhancing LLM-based Quantum Code Generation with Multi-Agent Optimization and Quantum Error Correction
本文首次提出面向量子程序的多智能体代码生成框架，通过融合量子纠错、多轮语义分析及思维链等优化技术，显著提升量子代码生成的准确性与容错性。
2025-07-02 cs.MA quant-ph
Concatenation Schemes for Topological Fault-tolerant Quantum Error Correction
本研究提出基于小型纠错/检错码与三维cluster态级联的拓扑容错量子纠错方案，通过容错态制备与解码将电路级错误转为擦除错误，最优经典码级联方案显著提升阈值、降低时空开销。
2023-08-06 quant-ph
Approximate Quantum Error Correction at Chiral Topological Edges
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）
本文提出由二维拓扑有序相手征边界实现的近似量子纠错码，其鲁棒性优于降维共形场论码，数值计算验证了幂律标度的理论预测。
2026-08-07 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
Work-sharing of qubits in topological error corrections
拓扑纠错码，如表面码和颜色码，是很有前途的，因为量子操作是由二维（2D）排列的量子比特（qubit）实现的。然而，电极到量子位的物理布线是复杂的，并且布线的3D集成需要制造技术的进一步发展。在这里，我们提出了一种方法来减少布线到量子位的拥塞，只需在每个受控非（CNOT）门之后添加一个SWAP门。SWAP门交换量子比特的角色。然后，量子比特的角色在不同的量子比特之间共享。我们发现，我们的方法改变了量子位的布局，减少了无法二维访问的量子位的数量。我们表明，完全二维布局，包括量子位和控制电极可以实现最小尺寸的表面和颜色代码。该方法不仅有利于简化量子线路的制作工艺，而且提高了量子比特系统的可靠性。
2017-02-26 quant-ph
Algebraic Topology Principles behind Topological Quantum Error Correction
University of Toronto（多伦多大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
本研究提出基于代数拓扑的统一框架，拓展了拓扑量子纠错码到任意维度和边界，通过非平凡拓扑结构提升逻辑性能。
2026-01-20 math-ph math.MP quant-ph
Checking the error correction strength of arbitrary surface code logical gates
拓扑量子纠错逻辑门是复杂的。错误链可以在空间和时间中形成，也可以在时空中对角形成。确定给定的逻辑门是否没有导致故障的低权重错误组合是非常重要的。我们报告了一个新的工具Nestcheck能够分析任意的拓扑计算，并确定所需的最小数量的错误，导致失败。
2012-10-16 quant-ph
Quantum Error Correction with the Semion Code
我们提出了一个完整的量子纠错过程与半粒子码：双半粒子模型的离壳扩展。我们构造了从任意错误中恢复量子存储器的开弦算子和实现信息处理的基本逻辑运算的闭弦算子。物理上，新的开弦算子提供了一个详细的微观描述的创建半离子在其端点。值得注意的是，弦算符的拓扑性质是用哈密顿量的基本性质来确定的，即它是由与恒等式平方的交换局部项组成的。总之，semion码是一种拓扑码，与以前研究的拓扑码不同，它是非CSS类型的，并且适合于稳定器形式主义。这与以前产生非交换码的尝试形成鲜明对比。
2019-05-27 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
Classical Processing Requirements for a Topological Quantum Computing System
对大规模量子信息处理系统的设计和构建进行专门研究是一项复杂的任务。实验上可行的量子处理器的设计必须借鉴多个领域的结果;从系统控制和制造的实验努力到更抽象的领域，如量子算法和纠错。最近，拓扑编码模型的光学物理系统的适应说明了一个可能的长期途径，真正的大规模QIP。由于拓扑模型具有作为其构造的一部分而内置的用于量子纠错（QEC）的良好定义的协议，因此可以对{ \em经典}处理要求进行更有根据的分析。在本文中，我们分析了一个经典的处理系统，专门为拓扑集群状态模型的要求。我们证明，通过广泛的并行化，一个经典的“前端”系统的建设能够处理纠错数据的大型拓扑计算机今天是可能的。
2009-09-07 quant-ph
Efficient computation of topological order
本文对比拓扑纠缠熵与基于纠错的拓扑序检测方法，证明后者具有多项式扩展优势，并在环面码变体模型中成功计算相图，可推广到高维及非平衡量子模拟实验。
2025-05-08 cond-mat.stat-mech hep-th physics.comp-ph
Neural Belief-Matching Decoding for Topological Quantum Error Correction Codes
Institute of Communications and Navigation German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心通信与导航研究所）
本文提出神经信念匹配解码器，通过神经BP解码器降低解码复杂度，并采用卷积架构实现权重共享，提升训练效率和解码性能。
2026-07-22 quant-ph
Decoherence and Efficiency of Quantum Error Correction
讨论了与散肩环境接触的量子计算机（n量子位寄存器）的量子纠错的某些物理方面。在相当合理的假设下的形式的计算机环境的相互作用，一般的校正程序的效率进行评估作为一个函数的自发衰减的持续时间和程序所涵盖的错误的秩。证明了只要退相干作用用有界算子表示，通过改进修正方法，误差概率可以任意小。
1997-04-07 quant-ph
Enhancing the Hyperpolarizability of Crystals with Quantum Geometry
本研究以一维 $π$ 共轭链为模型，证明晶体的高阶电极化率可通过非平庸拓扑不变量与量子几何增强，揭示了其可调谐性并提供半经典解释，为设计增强非线性光学性质的拓扑材料确立指导原则。
2025-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Single-shot fault-tolerant quantum error correction
传统的量子纠错码需要多轮测量，以在容错场景中以足够的置信度检测错误。在这里，我表明，适当的拓扑代码的一轮本地测量是足够的。这个特征是通用的，并且与相应的量子哈密顿模型中的自校正和限制现象有关。3D仪表颜色代码展示了这种单次拍摄功能，这也适用于初始化和仪表固定。假设有效的经典计算的时间可以忽略不计，这产生了拓扑容错量子计算方案，其中所有的基本逻辑运算可以在恒定的时间内执行。
2016-05-12 quant-ph
Error Correction and Degeneracy in Surface Codes Suffering Loss
量子信息处理的许多建议都受到可检测的丢失错误的影响。在本文中，我们给出了一个详细的说明，最近的结果，我们表明，拓扑量子存储器可以同时容忍的损失错误和计算错误，与一个优雅的阈值之间的权衡。我们进一步讨论了一些微妙之处，出现在拓扑记忆实现纠错。我们特别关注退化在匹配算法中所起的作用，并系统地研究了它对阈值的影响。我们还讨论了一些退化的影响，估计相变温度的随机键伊辛模型。
2009-12-07 quant-ph
A Practical and Scalable Decoder for Topological Quantum Error Correction with Digital Annealer
提出一种基于Fujitsu Digital Annealer的量子纠错解码器，将稳定子码纠错映射为QUBO问题求解，实验表明其计算扩展性优于SA和MWPM，阈值接近MWPM且硬件实现优于UF解码器。
2022-09-09 quant-ph
Parafermions in a Kagome lattice of qubits for topological quantum computation
用简单的物理系统设计复杂的非阿贝尔任意子模型对于拓扑量子计算至关重要。不幸的是，最简单的系统通常仅限于马约拉纳零模（伊辛任意子）。在这里，我们超越了这个障碍，表明非阿贝尔任意子的$\mathbb{Z}_4$ parafermion模型可以在量子比特晶格上实现。我们的系统还包含阿贝尔$D(\mathbb{Z}_4)$任意子作为低能激发。我们发现，编织这些parafermion与对方和与$D(\mathbb{Z}_4)$任意子允许整个$d=4$克利福德群生成。还详细研究了模型的纠错问题，保证了拓扑运算的容错性。重要的是，由于非阿贝尔任意子是通过缺陷线而不是作为激发来设计的，因此不需要非阿贝尔纠错。相反，纠错问题是在底层阿贝尔模型上执行的，允许实现高噪声阈值。
2015-11-11 quant-ph
Enhancing quantum computer performance via symmetrization
大型量子计算机有望解决一些其他方法无法解决的关键问题。然而，现代量子技术存在各种缺陷，如控制误差和量子比特退相干，抑制了它们的潜在效用。量子纠错的开销对于近期的量子计算机来说太大了，而解决特定设备缺陷的错误缓解策略可能会随着设备的改进而失去相关性。为了提高量子计算机的性能与高质量的量子比特，我们介绍了一种策略的基础上对称化和非线性聚集。在商业捕获离子量子计算机上，它将多种实用算法的性能提高了100倍，而没有量子位或门开销。
2023-01-18 cs.ET quant-ph
Topological cluster state quantum computing
量子计算方案中描述的物理。98，190504（2007），当被视为簇状态计算时，其特征在于3-D簇状态、能够仅通过校正Z个错误来校正一般错误的新颖的可调节强度错误校正、接近1%的阈值错误率以及低开销的任意长距离逻辑门。在这项工作中，我们审查的计划，仅在所需的3-D集群状态及其稳定剂的详细框架讨论。
2009-02-25 quant-ph
Enhancing Quantum Adversarial Robustness by Randomized Encodings
Tsinghua University（清华大学）；Shanghai Qi Zhi Institute（上海期智研究院）
量子物理学和机器学习之间的相互作用产生了量子机器学习的新兴前沿，先进的量子学习模型在解决某些具有挑战性的问题时可能优于经典模型。然而，量子学习系统容易受到对抗性攻击：在合法输入样本上添加精心制作的微小扰动可能会导致错误分类。为了解决这个问题，我们提出了一个通用的方案来保护量子学习系统免受对抗性攻击，通过酉或量子纠错编码器随机编码合法的数据样本。特别是，我们严格证明了全球和本地随机酉编码器导致指数消失的梯度（即贫瘠的高原）的任何变分量子线路，旨在增加对抗扰动，独立于输入数据和内部结构的对抗电路和量子分类器。此外，我们证明了量子分类器在局部酉对抗攻击下的脆弱性的严格界限。我们表明，随机黑盒量子纠错编码器可以保护量子分类器免受本地对抗性噪声和他们的鲁棒性增加，因为我们级联纠错码。为了量化鲁棒性增强，我们采用量子差分隐私作为量子分类器预测稳定性的度量。我们的研究结果为量子分类器建立了对抗性扰动的通用防御策略，为提高近期和未来量子学习技术的可靠性和安全性提供了有价值的指导。
2022-12-05 cond-mat.dis-nn cs.AI cs.LG
Nonlocal Topological Maxwell Demon Teleporting Ergotropy via Surface-Code Quantum Error Correction
School of Physics, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理学院）；International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific, UCAS（亚太地区理论物理中心，中国科学院大学）
提出一种非局域麦克斯韦妖协议，利用表面码量子纠错在空间分离的量子电池间传输功，仅需局域操作和经典通信，并揭示了热力学临界错误率和基本基础设施成本。
2026-06-24 quant-ph
