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
Single-shot error correction on toric codes with high-weight stabilizers
本文为环面码实现了基于高斯消元法的单次校验算符，在含噪测量模型下达到5.62%的阈值，优于传统多轮测量方案，但在基于门的错误模型中未发现单次阈值行为。
2023-10-24 quant-ph
Quantum Error Correction For Dummies
本文面向计算机科学家系统综述量子纠错（QEC）的基本原理、现有纠错码、实现实用性及在NISQ计算机中面临的挑战。
2023-04-26 quant-ph
Auto-calibrating Universal Programmable Photonic Circuits: Hardware Error-Correction and Defect Resilience
该研究验证了基于相移层与DFrFT交错的通用光子电路架构，在中间操作扰动、每层最多1个故障移相器的情况下仍保持通用性与缺陷韧性，可实现制造后自动校准以补偿相位元件误差缺陷。
2023-08-17 cs.ET physics.optics quant-ph
Ability of stabilizer quantum error correction to protect itself from its own imperfection
稳定子量子纠错理论允许我们在噪声环境中主动稳定量子态并模拟理想的量子操作。关键是要正确诊断噪音从其综合征，并相应地取消它。然而，执行量子纠错的硬件本身在实践中不可避免地是不完善的。在这里，我们表明，稳定子码具有内置的纠错能力，不仅对量子信息，但也对故障症状提取自己。容错量子计算中的Shor伴随式提取得到了自然的改进。这开辟了一条道路，以实现潜在的稳定剂量子纠错隐藏在一个无辜的寻找选择的发电机和稳定剂运营商已被认为是多余的。
2014-12-02 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum error correction with dissipatively stabilized squeezed cat qubits
本文提出并分析了耗散稳定压缩猫量子比特的纠错性能，发现适度压缩可显著降低比特翻转错误率且保持相位翻转率不变，同时实现更快、更高保真度的门操作。
2023-04-10 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
Distributed quantum error correction for chip-level catastrophic errors
量子纠错是扩大量子计算机规模的关键。宇宙射线事件通过引起芯片级灾难性错误严重影响量子计算机的运行，基本上擦除了芯片中编码的信息。在这里，我们提出了一个分布式纠错方案，通过在单独的芯片上引入额外的量子擦除纠错码层来对抗这种事件的破坏性影响。我们表明，我们的计划是容错芯片级的灾难性错误，并讨论其实验实现超导量子位微波链路。我们的分析表明，在最先进的实验中，可以将这些错误的发生率从每10秒1次抑制到每月1次以下。
2022-03-30 quant-ph
Qubit Parity Measurement by Parametric Driving in Circuit QED
多量子比特奇偶校验测量对于量子纠错是必不可少的。目前这些测量的实现通常依赖于辅助量子位，这种方法对故障的两量子位门敏感，并且需要大量的实验开销。我们提出了一个硬件有效的多量子比特奇偶性测量利用参数驱动的非线性振荡器的分岔动力学。这种方法利用了谐振器的参数振荡阈值，该阈值是色散耦合量子比特的联合奇偶性的函数，导致一个奇偶子空间的高振幅振荡，而另一个奇偶子空间没有振荡。我们提出了分析和数值计算结果的两个和四个量子比特的奇偶校验测量与高保真读出保持奇偶本征空间。此外，我们讨论了一种可能的实现，它可以很容易地实现与电流电路QED实验工具箱。这些结果可能会导致显着简化的实验实施的量子纠错，特别是表面码。
2018-02-27 quant-ph
Hybrid cat-transmon architecture for scalable, hardware-efficient quantum error correction
本研究提出以cat量子比特为数据比特、transmon为辅助比特的混合量子计算架构，通过设计纠缠门支持薄矩形表面码纠错，数值验证其可大幅降低量子比特资源开销，为硬件高效的可扩展量子纠错提供理论方案。
2024-10-30 quant-ph
Catalytic Quantum Error Correction: Theory, Efficient Catalyst Preparation, and Numerical Benchmarks
QIRI (Quantum Integrated Research Institute Inc.)（量子综合研究所株式会社）
本文提出催化量子纠错（CQEC）方法，通过高效催化剂制备在无误差幅度阈值的情况下实现高保真度纠错，显著降低复制需求。
2026-07-31 quant-ph
Characterizing quantum instruments: from non-demolition measurements to quantum error correction
在量子信息处理中，量子操作通常与导致经典数据的测量一起处理。由于经典测量输出的信息增益，系统可能发生非幺正动力学过程，普通的量子信道描述无法描述其时间演化。量子测量是通过所谓的量子仪器来正确处理的，该仪器捕获经典输出和测量后的量子态。在这里，我们提出了一个通用的配方来表征量子仪器及其实验实施和分析。因此，可以捕获量子仪器的完整动态，展示普通断层扫描技术会忽略的量子动态细节。为了说明，我们将我们的表征技术应用于用于检测量子比特丢失和泄漏的量子仪器，该仪器最近被实施为量子纠错（QEC）实验中的构建块（Nature 585，207-210（2020））。我们的分析揭示了关于量子仪器实现的故障模式的意想不到的深入信息。然后，我们数值研究这些实验故障模式对QEC性能的影响，当该仪器被用作QEC协议上的逻辑量子比特的构建块。我们的研究结果强调了仔细表征和建模的重要性，在量子仪器的故障模式相比，简单的硬件不可知的现象学噪声模型，它不能预测不期望的行为的故障量子仪器。所提出的方法和结果直接适用于一般的量子仪器。
2021-10-13 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
Quantum error correction using squeezed Schrödinger cat states
玻色子量子码以量子谐振子的状态冗余地编码量子信息，使得检测和纠正错误成为可能。薛定谔猫码--基于两个具有相反位移的相干态的叠加--可以校正由失相引起的相位翻转误差，但是它们容易受到由粒子丢失引起的位翻转误差的影响。在这里，我们开发了一个依赖于压缩猫态的玻色子量子码，即猫态由位移压缩态的线性叠加构成。压缩猫态允许部分校正由粒子损失引起的误差，同时改善对失相的保护。我们提出了一个全面的分析压缩猫码，包括协议的代码生成和基本的量子门。我们表征粒子损失和失相的影响，并开发一个最佳的恢复协议，是适合于在目前可用的量子硬件上实现。我们表明，适度的压缩，并使用典型的参数，最先进的量子硬件平台，压缩猫码具有弹性的粒子丢失错误，显着优于传统的猫码。
2022-09-09 quant-ph
Quantum error correction against photon loss using multi-component cat states
我们分析了一个广义的量子纠错码对光子损失的逻辑量子比特被编码到一个子空间的一个单一的振荡器模式，跨越不同的多分量猫态（相干态叠加）。我们提出了一个系统的代码建设，包括现有的单光子损失代码的扩展到更高的损失。当受到光子损失（振幅阻尼）通道时，编码的量子比特表现出循环行为，其中代码和错误空间各自对应于一定的损失倍数，其中一半可以被纠正。作为另一个概括，我们还讨论了如何保护逻辑量子比特免受光子损失，作为一个应用程序，我们考虑了一个单向量子通信方案，其中编码的量子比特定期恢复，而相干态振幅恢复以及在定期的间隔。
2016-05-02 quant-ph
Chiral cat code: Enhanced error correction induced by higher-order nonlinearities
本文提出利用高阶非线性的手性猫量子比特，通过相空间手性拓扑形成 bit-flip 陷阱，在单个玻色子模式内增强错误检测与纠正。
2025-10-19 quant-ph
Bias-Preserving Gates and Quantum Error Correction With Dual-Rail Cat Codes
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Indian Institute of Science Education and Research, Pune（印度科学教育研究所浦那分校）；University of Gothenburg（哥德堡大学）
提出双轨猫码（DRCC），结合内层猫码与外层双轨结构，实现偏压保持逻辑门和确定性单光子损失纠错，为硬件高效、抗擦除的容错量子计算提供新方案。
2026-09-01 quant-ph
Correction of circuit faults in a stacked quantum memory using rank-metric codes
受经典闪存启发，提出多量子比特单元堆叠量子存储器模型，通过将秩度量码推广至量子环境设计纠错码，并基于 Gabidulin 码提出纠正 Clifford 电路故障的协议，为稳定子态与魔法态工厂优化及变分量子算法提供潜在应用。
2024-11-14 cs.IT math.IT quant-ph
Catalytic quantum error correction
我们开发的理论的纠缠辅助量子纠错（EAQEC）码，一个概括的稳定器形式主义的设置中，发送者和接收者有机会获得预共享纠缠。常规稳定子码等价于含对偶的辛码。相比之下，EAQEC代码不需要双重包含条件，这大大简化了它们的构造。我们展示了如何任何四元经典代码可以成为一个EAQEC代码。特别地，有效的现代码，如LDPC码，达到香农容量，可以成为EAQEC码达到哈希界限。在量子计算环境中，EAQEC码产生催化量子码，其保持继承的无噪声量子比特的区域。我们也给出了一种替代的EAQEC码的建设，使经典的纠缠辅助码的相干。
2006-08-03 quant-ph
Bounding Fault-Tolerant Thresholds for Purification and Quantum Computation
在本文中，我们提出了一个界限，当它是不可能的净化一个嘈杂的两个量子比特状态，如果在净化协议中使用的所有门受到对抗性的本地，独立的，噪声。结果表明，门运算误差必须小于5.3%。一个现有的证明，纯化是等价于错误校正是用来表明，这个界也可以应用于级联纠错码在存在噪声门，从而给出了一个限制的容错量子计算机形成的级联的容错错误率。这也适用于错误检测和后选择的情况下，由Knill提出的，是用来提高阈值。我们证明了门/环境引起的错误旋转和量子比特丢失错误之间的权衡。
2008-05-20 quant-ph
Soft Syndrome Decoding of Quantum LDPC Codes for Joint Correction of Data and Syndrome Errors
量子错误主要使用伴随式信息的测量来检测和校正，伴随式信息本身在实际错误校正实现中是不可靠的步骤。通常，这种故障或噪声综合征测量被建模为以某种概率翻转的二进制测量结果。然而，测量的校正子实际上是在校正子提取的物理实现中获得的连续电压或电流值的离散化值。在本文中，我们使用这种“软”或模拟信息，而无需传统的离散化步骤，有利于量子低密度奇偶校验（QLDPC）码的解码迭代解码器。基于综合征的迭代置信传播解码器被修改为利用综合征软信息来同时成功地校正数据和综合征错误，而无需重复测量。我们证明了在我们改进的解码器中从综合征中提取软信息的优点，不仅在准循环提升积QLDPC码族的阈值和逻辑错误率的比较方面，而且在迭代解码器的更快收敛方面。特别是，新的BP解码器与噪声综合征表现良好的理想综合征下的标准BP解码器。
2022-05-04 cs.IT math.IT quant-ph
All-optical cat-code quantum error correction
猫码是一种很有前途的编码方案玻色子量子纠错，因为它允许纠正损失-在大多数玻色子系统中的主要错误机制。然而，为了在不干扰编码逻辑信息的情况下有效地检测丢失，需要实现激励数的奇偶校验测量。虽然这样的测量已经在使用超导transmon辅助的微波机制中得到了证明，但仍然不清楚它如何在光学机制中实现。在这里，我们介绍了一个基于传送的错误校正计划的猫代码，使用适合于光学设置的元素。该方案检测并校正单光子损失，同时恢复猫态的幅度，从而大大抑制了有损信道中的误差积累。
2021-08-27 physics.optics 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
Deep Quantum Error Correction
本文提出端到端深度量子错误解码器，通过噪声初始估计、神经网络迭代精化、可微逻辑错误率优化及重复症候解码，在小距离拓扑码上取得优于现有方法的准确率。
2023-12-10 cs.AI cs.ET cs.IT
Universal Error Correction for Distributed Quantum Computing
针对分布式量子计算中拼接部分解易产生错误的问题，提出一种通用纠错方案，并将其应用于分布式相位估计算法，为分布式Shor算法等提供基础工具。
2025-08-21 quant-ph
Circuit-level fault tolerance of cat codes
本文针对 cat 等 RSB 码开展电路级噪声分析，扩展容错定义并评估两种纠错电路，证明等待时间优化与压缩可使严格阈值达到近期硬件可实现水平。
2025-09-01 quant-ph
Graphical algorithms and threshold error rates for the 2d colour code
利用拓扑纠错的容错量子计算的最近工作显示出巨大的潜力，其中2d表面码具有接近1%的阈值错误率（NJoP 9：199，2007），（arXiv：0905.0531）。然而，二维表面码需要使用复杂的状态蒸馏过程来实现通用量子计算。（PRL 97：180501，2006）的颜色代码是部分解决该问题的相关方案，提供了横向执行所有Clifford群门的手段。我们回顾了色码及其纠错方法，讨论了一种基于图匹配的近似技术。我们推导出一个分析下限的阈值错误率为6.25%的无错误的伴随式提取，而数值模拟表明，它可能高达13.3%。包含故障综合征提取电路将阈值降低到约0.1%。
2009-07-10 quant-ph
Automated searching for quantum subsystem codes
量子纠错允许有故障的量子系统以有效无错误的方式表现。用于量子纠错的一类重要技术是量子子系统码，其与主动量子纠错方案以及自校正量子存储器的设计两者相关。以前的方法，调查这些代码集中在应用理论分析，寻找有趣的代码，并调查他们的属性。在本文中，我们提出了一种替代方法，使用计算分析来实现相同的目标。具体来说，我们提出了一种算法，计算最佳的量子子系统代码，可以实现给定的任意一组测量算子，是泡利算子的张量积。然后，我们证明了这种算法的效用进行系统的调查中存在的设置，其中的相互作用仅限于2体之间的相互作用的邻居从凸均匀平铺的平面上的格子的量子子系统代码。
2010-09-11 quant-ph
Generalized Kerr-Cat Qubit Codes
Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；Louisiana State University（路易斯安那州立大学）；Johannes-Gutenberg University of Mainz（美因茨约翰内斯古腾堡大学）
研究基于Kerr型相干态的薛定谔猫码，通过调整Kerr参数和振幅实现从su(2)到su(1,1)相干态的插值，统一框架下同时检测和纠正光子丢失与退相干错误，性能优于传统猫码。
2026-06-16 quant-ph
Construction of Bias-preserving Operations for Pair-cat Code
具有去极化误差的容错量子计算通常需要苛刻的误差阈值和资源开销。如果操作可以保持高噪声偏置-由具有小比特翻转误差的移相误差主导-我们可以实现具有更有利的误差阈值的硬件高效容错量子计算。与二能级物理系统不同，多能级系统（如谐振子）可以实现一组理想的偏置保持量子操作，同时使用连续工程耗散或哈密顿保护来稳定到编码子空间。例如，用驱动耗散或克尔非线性稳定的猫码可以拥有一组偏置保持门，同时连续校正玻色子失相误差。然而，cat码与针对激发损失误差的连续量子纠错不兼容，因为连续监视奇偶校验以校正光子损失误差是具有挑战性的。在这项工作中，我们推广的偏置保持操作对猫码，这可以被视为猫码的多模推广，兼容连续量子纠错对玻色子损失和失相错误。我们的研究结果打开了大门，硬件高效的强大的量子信息处理与偏置保持操作和连续的量子纠错同时纠正玻色子损失和失相错误。
2022-08-14 quant-ph
Fast Gates of Detuned Cat Qubit
本文研究了失谐猫量子比特的快速门实现，通过修改哈密顿量和参数匹配，在非零失谐下实现高保真单量子比特门，并利用绝热捷径修正提升CNOT门保真度。
2024-07-30 quant-ph
Blind Catalytic Quantum Error Correction: Target-State Estimation and Fidelity Recovery Without A Priori Knowledge
Quantum Integrated Research Institute Inc.（量子综合研究所株式会社）
本文提出盲催化量子纠错方法，通过估计噪声输出中的目标态实现无先验知识的保真度恢复，展示了其在不同噪声通道和算法中的有效性。
2026-10-08 quant-ph
Flying-cat parity checks for quantum error correction
提出基于量子非破坏纠缠操作的“飞行猫”多量子比特宇称校验方法，分析了光子损耗引起的物理比特错误与测量错误的反相关权衡，并展示了其在子系统表面码容错计算、四面体纠缠态制备及量子密钥分发中的实际应用。
2024-06-04 quant-ph
Deterministic preparation of optical squeezed cat and Gottesman-Kitaev-Preskill states
本文提出仅用高斯操作和光子数测量的可扩展光学方案，实现大幅度压缩猫态的决定性制备，并进一步繁殖出高质量近似 GKP 态，证明近期实验中光学 GKP 纠错可行。
2023-11-17 quant-ph
Hamiltonian Formulation of Quantum Error Correction and Correlated Noise: The Effects Of Syndrome Extraction in the Long Time Limit
我们分析了量子计算机在相关环境中运行量子纠错码的长时间行为。从现实的噪声模型的哈密顿公式，并假设QEC确实是可能的，我们找到一个错误的路径和残留的退相干编码在减少密度矩阵的概率的正式表达式。具有非零门时间（"长门“）的系统通过使用噪声上界被包括在我们的分析中。为了引入量子比特的局部错误概率，我们假设信号通过环境的传播比QEC周期慢（超立方体假设）。这允许在广义自旋玻色子模型和量子阻挫模型的情况下进行显式计算。关键的结果是一个维度标准：如果相关性衰减得足够快，系统就会朝着随机误差模型演化，容错量子计算的阈值定理已经得到证明。另一方面，如果相关性衰减缓慢，则该阈值定理的传统证明不成立。这个量纲标准与量子相变理论中的标准有许多相似之处。
2008-07-11 cond-mat.stat-mech cs.IT math.IT
Stabilization of cat-state manifolds using nonlinear reservoir engineering
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF（弗劳恩霍夫应用固体物理研究所）
本文提出一种新型非线性共振工程方法，用于稳定多组分薛定谔猫态流形，通过分析增益与损耗哈密顿项的干涉特性，揭示了其在旋转对称性、能量分布和退化性方面的贡献，并展示了其在量子纠错中的应用。
2026-01-27 quant-ph
Passive error correction with a qubit-oscillator system in noisy environment
该研究分析受双光子弛豫的量子比特-谐波振荡器开放系统，利用超辐射相变导致的强对称性破缺稳定猫量子比特，从而被动纠正频率波动错误。
2024-08-09 quant-ph
Comparing planar quantum computing platforms at the quantum speed limit
通过最优控制理论求解量子速度极限，比较了中性原子与超导比特平台在量子傅里叶变换和量子近似优化算法下的最小门时间与电路运行时间，发现两者在系统规模上表现相当。
2023-04-04 quant-ph
Schrodinger Cat States in Circuit QED
电路量子电动力学（“电路QED”）描述了超导电路在接近绝对零度温度的微波状态下工作的量子力学和量子场论。它类似于量子光学中的腔QED，原子的作用由超导量子比特扮演。本课堂讲稿主要集中在新颖的量子态，这些量子态可以利用人造原子和一个或多个腔之间的强耦合来产生和测量。特别重要的是光子的薛定谔猫态。尽管长期以来被认为是快速退相干的脆弱量子叠加的范例，但这种状态最近已被用作量子纠错码的基础，该码已通过主动量子纠错达到了长期寻求的提高量子信息寿命的目标。
2017-10-09 quant-ph
Bosonic quantum error correction using squeezed Fock states
该研究提出基于压缩Fock态的玻色量子纠错码，通过与压缩薛定谔猫态编码对比，验证其在含粒子损失和退相位的信道中具备信息保护竞争力。
2025-10-03 quant-ph
Generalised All-Optical Cat Correction
École polytechnique de Montréal（蒙特利尔高等理工学院）；École de technologie supérieure, Université du Québec（魁北克大学高级技术学院）
本文提出通用全光猫码校正协议，通过更高阶的猫码实现目标性能，减少迭代次数但增加平均光子数。引入概率校正方案，展示远距离校正能编码新变换和改变编码基。
2026-03-23 physics.optics 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
Teleportation-based error correction protocol of time-frequency qubits states
我们提出了一个线性光学协议，用于在两个时频量子比特态中传送和校正时间和频率误差。第一种状态是频率（或到达时间）猫量子比特，它是两个频率（或到达时间）叠加的单光子，而第二种状态是时频Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）状态，它是具有频率梳结构的单光子。所提出的光学方案对于降低涉及这些量子比特之一的量子通信协议的错误率可能是有价值的。
2023-02-14 quant-ph
Cat-Code-Protected Controlled Quantum Communication via Non-Local CNOT Gates over Star Quantum Networks
Indian Institute of Science, Bengaluru, India（印度科学学院）；Centre for Development of Advanced Computing (C-DAC), Chennai, India（高级计算发展中心）
该研究提出结合猫态编码与非局域CNOT门的受控量子通信协议，通过密度矩阵模拟证明在50公里距离上显著提升保真度，并验证了抗分束器攻击的安全性，为长距离星型量子网络上的纠错受控通信奠定理论基础。
2026-09-09 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
Reliable channel-adapted error correction: Bacon-Shor code recovery from amplitude damping
我们构造了两个简单的纠错方案，适用于幅度阻尼噪声的Bacon-Shor码，并研究其容错实现的前景。两者都只由Clifford门组成，相对于标准方法，需要更少的量子位来实现阻尼率的所需阶数的校正。第一种方法采用1比特隐形传态和单量子比特测量，只需要四分之一的物理量子比特，而第二种方法只使用稳定器测量和泡利校正，只需要一半。我们表明，现有的容错方法可以用于后者，而前者可以避免潜在的灾难性错误，可以很容易地应付阻尼故障辅助量子位。
2017-04-19 quant-ph
Decoding of Quantum Data-Syndrome Codes via Belief Propagation
量子纠错是保护逻辑量子态和操作所必需的。然而，当伴随式提取由于错误的测量门而错误时，不能进行有意义的数据保护。量子数据伴随式（DS）码被设计为同时保护数据量子比特和伴随式比特。本文提出了一种有效的校验矩阵稀疏的量子DS码译码算法。基于稳定子码的改进置信传播（BP）译码，提出了一种DS-BP算法来处理四进制量子数据错误和二进制伴随式比特错误。此外，稀疏量子码可以固有地能够处理较小的校正子错误，使得需要较少的冗余校正子测量。我们证明了这一点与模拟的量子超图产品代码。
2021-02-03 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum Network Routing based on Surface Code Error Correction
William & Mary（威廉与玛丽学院）
提出SurfNet量子网络，利用表面码作为逻辑量子比特编码消息，并通过双并行通道容错传输，结合新型网络架构和纠错解码器，显著提升通信保真度。
2026-06-12 quant-ph
Unveiling Energetic Advantage in Superconducting Cat-Qubits Quantum Computation
PQI – Portuguese Quantum Institute（葡萄牙量子研究所）；Physics of Information and Quantum Technologies Group, Centro de Física e Engenharia de Materiais Avançados (CeFEMA)（信息与量子技术物理组，先进材料与工程物理中心）；LaPMET – Laboratory of Physics for Materials and Emerging Technologies（材料与新兴技术物理实验室）；Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等技术学院）；Quantum Green Computing, Ltd.（量子绿色计算有限公司）
本文研究了基于猫量子比特的超导量子计算平台中，半经典量子傅里叶变换的能量消耗，分析了量子纠错机制对能量使用的影响，并提出了一种优化方法以在保持量子比特保真度的前提下最小化能耗，结果表明在超过26个量子比特的系统中，假设制冷系统达到卡诺效率时，可能存在量子能量优势，且该优势在任何计算优势之前就已出现。
2026-05-19 quant-ph
Spanning Tree Matching Decoder for Quantum Surface Codes
本研究提出量子表面码的生成树匹配解码器，借最小生成树保证纠错达设计距离，解码速度优于MWPM解码器，还提出更快的RFire解码器适配高速需求场景。
2024-05-02 cs.IT math.IT quant-ph
Pair-cat codes: autonomous error-correction with low-order nonlinearity
我们引入了一个驱动耗散双模玻色子系统，其水库导致同时损失的两个光子在每个模式和其稳定状态的叠加对相干/Barut-Girardello相干态。我们展示了如何在这个系统的稳态子空间中编码的量子信息在两种模式下对相位漂移（腔失相）具有指数免疫力。此外，通过连续监测逻辑状态的预期光子数之间的差异，可以保护信息免受任意光子丢失的影响。尽管使用更多的资源，双模式方案享有两个优势，其单模猫量子比特对应物方面的实现使用电流电路QED技术。首先，可以在不关闭当前可实现的耗散稳定过程的情况下完成对光子数差的监测。第二，每个模式需要较低的平均光子数，以享受至少与cat-code一样好的保护水平。我们讨论电路QED的建议，以稳定的代码状态，执行门，并防止光子丢失，通过积极的综合征测量或自主的程序。我们引入准概率分布，使我们能够代表固定的光子数差在二维复平面的双模态，而不是完整的四维双模相空间。将稳定器形式主义推广到非对角化稳定器，将双模码推广到多模。$M$模式代码可以防止在多达$M-1$模式中的任意光子损失或在任何一种模式中的任意损失和增益。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Degeneracy-preserving quantum non-demolition measurement of parity-type observables for cat-qubits
任何量子纠错方案的中心要求是执行错误校正子的量子非破坏测量的能力，对应于编码方案的特殊对称性。特别重要的是，这样的测量不引入额外的误差机制，不包括在校正方案的误差模型中。在这封信中，我们确保这样的鲁棒性，通过设计一个相互作用的测量设备，保持退化的测量观察。更准确地说，我们提出了一个方案，执行连续和量子非破坏测量的光子数宇称在微波腔。这对应于一类称为猫码的纠错码中的错误伴随式，猫码最近被证明对于量子信息处理是有效的和通用的。在我们的设计中，我们利用强非线性哈密顿的高阻抗约瑟夫森电路，耦合高Q腔存储腔模式的低Q读出之一。通过在其谐振处驱动读出谐振器，反射/透射信号的相位携带关于高Q模式的编码猫量子比特的奇偶类型可观测量的直接可利用信息。
2016-11-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
