Quantum Noise in Conventional Optical Heterodyne Devices
通过引用光学相干性的量子理论，我们从理论上证明了传统光外差器件中的量子噪声与光零差器件中的量子噪声相似，实验数据证实了这一点。虽然需要更多的研究来理解这个结果，但可以肯定的是，线性放大器量子噪声的不确定原理和Caves定理都没有限制外差器件的量子噪声。
2014-10-31 quant-ph
Approximate quantum error correction for correlated noise
大多数关于量子纠错的研究都是研究一种错误模型，其中每个量子比特都受到噪声的影响，而与其他量子比特无关。在本文中，我们研究了一个不同的噪声模型-其中噪声可能与它所作用的量子位相关。我们展示了积极和消极的结果。一方面，我们表明控制X误差不能被完美地校正，但可以近似地校正亚常数近似误差。另一方面，我们证明了没有非平凡的量子纠错码可以近似地纠正具有次常数近似误差的受控相位误差。
2009-09-08 quant-ph
Continuous-variable error correction for general Gaussian noises
量子纠错对于在有噪声的器件上进行稳健的量子信息处理是必不可少的。由于玻色子量子系统在量子传感、通信和计算中起着至关重要的作用，因此设计适合于这些系统的纠错码以抵抗各种不同类型的噪声是非常重要的。虽然大多数努力旨在保护编码到玻色子模式的无限维希尔伯特空间中的量子比特，[Phys. Rev. Lett. 125，080503（2020）]提出了一种纠错码，通过将单个玻色子模式编码成多个玻色子模式来保持玻色子系统的无限维希尔伯特空间性质。该码以Gottesman-Kitaev-Preskill态为辅助，克服了高斯纠错的不通过定理。在这项工作中，我们推广的纠错码的情况下，一般相关和异构高斯噪声，包括记忆效应。我们引入高斯预处理和后处理，将一般的噪声模型转换为一个独立的，但异构的加性高斯白噪声信道的集合，然后以优化的方式应用级联码。为了评估性能，我们开发了一个理论框架，使有效的计算后的误差校正的噪声标准偏差，尽管非高斯性质的代码。我们的代码提供了最佳的剩余噪声标准偏差的标度与模式的数量，可以广泛应用于分布式传感器网络，网络通信和复合量子存储系统。
2021-02-25 quant-ph
Efficient Quantum Error Correction for Fully Correlated Noise
本文研究了一种有效的全关联噪声量子纠错方法。假设噪声由量子信道表征，其误差算子采用由$σ_x^{\otimes n}$、$σ_y^{\otimes n}$和$σ_z^{\otimes n}$给出的完全相关形式，其中$n>2$是编码码字的量子比特的数量。证明了当$n$为奇数时，$n$量子比特码字对$(n-1)$数据量子比特进行编码;当$n$为偶数时，$n$量子比特码字实现了对$(n-2)$数据量子比特进行编码的无噪声子系统.构造了实现这些方案的量子线路。
2011-08-22 quant-ph
Spatial noise filtering through error correction for quantum sensing
量子系统可用于以高精度测量其环境中的各种量。然而，它们的灵敏度往往受到同一环境的散肩效应的限制。动态解耦方案被广泛用于从信号中滤除环境噪声，但其性能受到信号和噪声的频谱特性的限制。因此，量子纠错方案作为没有相同限制的补充技术而出现。然而，迄今为止，他们未能纠正许多量子传感器中的主导噪声类型，这些噪声类型以与信号相同的方式耦合到传感器中的每个量子位。在这里，我们将展示如何量子纠错可以纠正这样的噪声，动态解耦只能部分解决。而动态解耦利用信号和噪声中的时间噪声相关性，我们的方案利用空间相关性。我们给出了小型量子设备中的明确示例，并演示了一种可以根据其噪声定制纠错码的方法。
2018-07-17 quant-ph
Using error correction to determine the noise model
量子纠错码已被证明具有使量子信息对噪声具有弹性的能力。在这里，我们表明，我们可以使用量子纠错码作为诊断，以消除噪声。该实验基于在三量子位核磁共振（NMR）量子信息处理器上进行的三量子纠错码。利用工程噪声和自然噪声，确定了影响双量子比特子系统的噪声中存在的相关性程度。我们使用误差校正方案测量了c=0.5+/-0.2的相关因子，并且使用基于相干路径选择的标准NMR技术测量了c=0.3+/-0.2。虽然误差校正方法需要精确的控制，结果表明，所需的精度是可以实现的液态NMR设置。
2007-01-25 quant-ph
Optimizing continuous-time quantum error correction for Markovian and non-Markovian noise models
University of Southern California（南加州大学）
本文利用机器学习优化连续时间量子纠错码空间和恢复映射，以适应任意噪声条件。
2026-09-21 quant-ph
In-situ characterization of quantum devices with error correction
在量子纠错中进行的伴随式测量包含比通常使用的信息更多的信息。我们表明，来自综合征测量的数据的统计可用于进行以下操作：（i）估计误差通道的参数，包括一旦估计出误差通道的可逆部分就校正掉误差通道的能力;（ii）假设检验（或模型选择）以区分误差通道，例如，以确定误差是否相关。统一的主题是利用使用机器学习和控制算法从综合征测量中收集的数据统计中的所有信息。
2014-05-22 quant-ph
Learning time-dependent noise to reduce logical errors: Real time error rate estimation in quantum error correction
量子纠错是量子信息处理中的重要技术，它使我们能够可靠地处理用量子纠错码编码的信息。有效的量子纠错得益于错误率的知识。我们提出了一个协议，用于实时监测错误率，而不中断的量子纠错。不需要对量子纠错码或其实现电路进行任何适配。该协议可以直接应用于最先进的量子纠错技术，例如表面码。高斯过程算法被用来估计和预测错误率的基础上纠错数据在过去。我们发现，使用这些估计的错误率，纠错失败的概率可以显着降低的一个因素随着代码的距离。
2018-06-10 quant-ph
Thermal noise limitations to force measurements with torsion pendulums: Applications to the measurement of the Casimir force and its thermal correction
本文对扭振系统的热噪声进行了一般性分析。分析了扭转角通过电子反馈保持固定的具体情况。这种分析适用于最近的实验，采用扭摆测量卡西米尔力。本文讨论了卡西米尔力高精度测量距离的极限，特别是阐述了测量热修正的前景。
2004-08-04 quant-ph
Quantum annealing correction for random Ising problems
我们证明了使用量子退火校正（QAC）可以大大提高硬随机伊辛优化问题的量子退火器的性能。我们的纠错策略是为D-Wave 2设备量身定制的。我们发现，QAC提供了一个统计上显着的增强，在一个经典的重复代码的设备的性能，提高作为一个函数的问题大小以及硬度。此外，QAC除了校正校准误差之外，还提供了一种克服设备精度限制的机制。性能是强大的，甚至丢失量子位。我们提出的证据所发挥的建设性作用，量子效应在我们的实验中，通过对比实验结果与预测的经典模型的设备。我们的工作证明了错误校正在适当确定量子退火机性能方面的重要性。
2015-04-02 quant-ph
Continuous-Variable Quantum Key Distribution with Composable Security and Tight Error Correction Bound towards Constrained-Device Implementations
University of York（约克大学）
针对受限设备存储和处理能力有限的情况，聚焦非二进制字母表的LDPC码，开发安全框架在最优纠错泄漏极限附近导出有限大小秘密密钥并建模编码内存需求，促进CV-QKD在受限设备中的实际部署。
2026-07-17 quant-ph
Measurement-free quantum error correction optimized for biased noise
University of Stuttgart（斯图加特大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
本文提出无测量量子纠错方案，针对中性原子平台的偏置噪声优化，通过减少噪声模型至泡利Z误差，提升误差率阈值，为构建可扩展的量子纠错系统奠定基础。
2025-12-17 quant-ph
Algebraic and information-theoretic conditions for operator quantum error-correction
算符量子纠错是一种在存在噪声的情况下稳健地存储量子信息的技术。它推广了量子纠错的标准理论，并为诸如量子纠错、无退相干子空间和无噪声子系统等课题提供了一个统一的框架。本文给出了（a）易于应用的代数和信息论条件，它们刻画了算子量子纠错可行的条件;（b）一类噪声过程可用算子量子纠错校正的表示定理;（c）将相干信息和量子数据处理不等式推广到算子量子纠错的设置。
2005-06-09 quant-ph
Noise-resistant device-independent certification of Bell state measurements
独立于设备的认证是指在不参考其他设备的内部描述的情况下对设备进行表征。这是一种值得信赖的认证方法，无需对底层希尔伯特空间维度和校准方法进行假设。我们展示了它如何可以用来量化质量的贝尔状态测量，无论是确定性的，部分或概率。我们的认证是抗噪声的，并开辟了在现有实验中对贝尔状态测量进行独立于设备的自测试的道路。
2018-07-13 quant-ph
Quantum Error Correction: Noise-adapted Techniques and Applications
当今的量子计算设备具有数十到数百个量子比特，由于与环境的不必要的相互作用，这些量子比特非常容易受到噪声的影响。量子纠错理论提供了一种方案，通过该方案可以减轻这种噪声对量子态的影响，为实现鲁棒的、可扩展的量子计算机铺平了道路。在这篇文章中，我们调查了当前的景观量子纠错（QEC）码，专注于噪声适应QEC领域的最新理论进展，并强调了一些关键的开放问题。我们还讨论了这种自适应QEC技术和基础物理学之间出现的有趣的联系，特别是在多体物理学和宇宙学领域。最后，我们简要回顾了量子容错理论，它给出了一个定量估计的物理噪声阈值以下的错误弹性量子计算是可能的。
2022-07-31 quant-ph
Modeling error correction with Lindblad dynamics and approximate channels
Hebrew University（希伯来大学）；Bar Ilan University（巴伊兰大学）；IBM Research - Israel（IBM以色列研究院）
本文研究了在Lindblad动力学和近似通道模型下，不同噪声近似对量子纠错码性能的影响，发现复合通道近似在长时间尺度表现良好，而单量子比特近似在双量子比特噪声下效果不佳。
2025-05-18 quant-ph
Nuclear Numerical Range and Quantum Error Correction Codes for non-unitary noise models
我们引入了核数值域的概念，它定义为一个给定的算符$A$在归一化纯态中的期望值的集合，这些期望值属于一个辅助算符$Z$的核.这一概念被证明适用于研究具有块对角结构的Kraus算符的量子噪声模型。为该模型构造合适的量子纠错码的问题可以被重述为在复平面中寻找某些集合的交点的几何问题。这种技术，在两个量子比特系统的情况下，可以推广到更大的维度。
2016-10-04 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
Sampling-based quasiprobability simulation for fault-tolerant quantum error correction on the surface codes under coherent noise
提出了一种基于采样的相干噪声下的容错量子纠错仿真方法。非相干和相干噪声的混合物，可能是由于过度旋转，分解成Clifford信道的quasiprobibility分布。然后，通过对Clifford信道进行采样并进行适当的后处理，构造了逻辑错误概率的无偏估计器。我们通过信道鲁棒性的采样成本的特点，并发现所提出的基于采样的方法是可行的，即使是平面表面码具有相对较大的代码距离难以处理的全状态矢量模拟。作为演示，我们模拟重复错误的征测量上的平面表面码的距离为5与81量子位。我们发现，相干错误增加了逻辑错误率。这是准概率模拟在有意义的任务中的实际应用，对于探索近期量子器件上的实验量子纠错将是有用的。
2021-11-19 quant-ph
Self-consistent noise characterization of quantum devices
表征和理解影响量子系统的环境对于阐明其物理特性和设计更好的量子器件至关重要。我们开发了一种方法来减少量子环境导致单量子位退相到一个简单但预测的噪声模型。我们的方法，量子噪声光谱的启发，是定义一个“自洽”的经典噪声谱，即兼容所有观察到的退相干下各种量子比特动力学。我们展示了我们的方法的能力和局限性，通过表征，与纳米级的空间分辨率，噪声经历了两个电子自旋在钻石，尽管他们的接近，令人惊讶地揭示了一个复杂的量子自旋环境的存在下，无论是经典的可还原的，而不是。我们的研究结果克服了现有噪声光谱方法的局限性，并强调了寻找预测模型以准确表征底层环境的重要性。将我们的工作扩展到多量子比特系统将使复杂环境的空间分辨量子传感和量子器件表征成为可能，特别是识别量子比特之间的相关噪声，这对于实际实现量子纠错至关重要。
2022-10-17 quant-ph
Quantum error-correction of continuous-variable states with realistic resources
高斯态的损耗引起的高斯噪声可以通过损耗信道分配EPR纠缠，用无噪声线性放大器（NLA）净化纠缠，然后用它实现输入态的连续变量隐形传态来校正. NLA的线性光学实现方式不可避免地引入少量的过量噪声，并且检测和源效率在当前实现方式中将受到限制。在本文中，我们分析了纠错协议与非单位效率的源和检测器，并显示多余的噪声可以部分补偿通过调整经典增益的隐形传态协议。我们提出了一个强有力的情况下，现有技术的可证明的纠错的潜力。
2017-12-06 quant-ph
Robustness-optimized quantum error correction
量子纠错码通常被设计为纠正错误，而不管它们的物理起源。在大型设备中，这是一个基本特征。然而，在较小规模的设备中，通常可以理解主要的误差源，并且可以利用这些知识进行更有效的纠错。因此，优化量子纠错协议在较小的设备中是有前途的策略。通常，这涉及通过解决适当的优化问题来将协议定制到给定的去相干信道。在这里，我们介绍了一种新的基于优化的方法，最大限度地提高了恢复故障的鲁棒性。我们的方法受到最近实验的启发，这些故障是逻辑错误的重要来源。我们用一个三量子比特模型来说明这种方法，并展示了短期实验如何从更强大的量子纠错协议中受益。
2020-06-04 quant-ph
Device-Agnostic Microwave Noise Metrology for Nonlinear Cryogenic Quantum Devices
Polytechnic University of Turin（都灵理工大学）；University of Palermo（巴勒莫大学）；Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM)（意大利国家计量研究所）
提出一种基于可控噪声源替代被测器件的原位噪声计量协议，结合普朗克光谱与散射参数校准，实现非线性低温微波器件增益与输入参考附加噪声的便携式表征。
2026-08-27 quant-ph
Quantum Error Correction in Spatially Correlated Quantum Noise
我们考虑量子噪声的量子纠错，量子噪声是由量子比特与公共玻色子浴的局部相互作用产生的。量子比特之间可能的巴斯玻色子交换引起了噪声的空间和时间相关性。我们发现这些噪声关联对量子纠错有很强的负面影响。
2005-11-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Learning logical Pauli noise in quantum error correction
本文研究稳定子量子纠错中量子器件的表征问题，证明对于任意稳定子码、子系统码和数据综合征码，只要码能纠正噪声，即可在最小条件下从综合征数据估计泡利噪声诱导的逻辑错误信道。
2023-05-25 quant-ph
Noise-Resilient Heisenberg-limited Quantum Sensing via Indefinite-Causal-Order Error Correction
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）
本文提出一种基于不定因果序的量子纠错协议，通过实时纠正误差恢复海森堡极限传感，展示了其在多种量子平台中的应用潜力。
2026-01-04 quant-ph
Quantum error correction with an Ising machine under circuit-level noise
针对电路级噪声，提出将错误估计作为伊辛型优化问题求解的解码器，证实表面码错误阈值约0.4%，且相比匹配算法具有更高的Y错误检测率和更低的逻辑错误率。
2023-08-01 quant-ph
Effects of noise on quantum error correction algorithms
最近的研究表明，量子计算机有有效的算法来解决某些问题，例如素数分解，这些问题在经典计算机上是难以解决的。然而，实际实施的机会受到退相干的限制，其中外部环境的影响会导致量子计算中的随机错误。为了解决这个问题，人们提出了量子纠错方案，其中单个量子比特（量子比特）被“编码”为更大数量的量子比特的状态，选择这些量子比特来抵抗特定类型的错误。然而，大多数这样的方案容易受到编码和解码本身的错误的影响。我们研究两个这样的计划，其中一个单一的量子比特被编码在一个状态的$n$量子比特，而受到移相或任意各向同性噪声。使用分析和数值计算，我们认为，纠错仍然是有益的，在弱噪声的存在下，纠错步骤之间有一个最佳的时间，由与环境的相互作用的强度和参数设置的编码。
1996-12-18 quant-ph
NISQ: Error Correction, Mitigation, and Noise Simulation
发明纠错码是为了纠正嘈杂的通信信道上的错误。然而，量子纠错（QEC）可以具有更广泛的用途，包括信息传输、量子模拟/计算和容错。这些都促使我们重新思考QEC，特别是量子物理学在编码和解码方面所扮演的角色。许多量子算法，特别是近期的量子-经典混合算法，只使用有限类型的量子态局部测量，这一事实导致了称为量子误差减轻（QEM）的各种新技术。这项工作从几个方面探讨了QEM的任务。使用基于经典和量子通信场景的一些直觉，我们澄清了QEC和QEM之间的一些基本区别。然后，我们讨论了QEM的噪声可逆性的影响，并给出了一个明确的结构称为Drazin逆的不可逆噪声，这是跟踪保持，而常用的Moore-Penrose伪逆可能不是。最后，我们研究的后果，有一个不完善的知识的噪音，并推导出的条件时，噪音可以减少使用QEM。
2022-08-04 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
Preserving Heisenberg-Limited Metrological Information during Storage via Correlated-Noise Correction
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Anhui University（安徽大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）
该研究提出关联噪声校正协议，可在量子探针存储阶段保护其量子费舍尔信息，为传感驱动的量子信息处理提供实用构建模块。
2026-08-11 quant-ph
Complementing Quantum Error Correction in Quantum Metrology via Swap Test
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Fuzhou University（福州大学）；The Hong Kong Institute of Quantum Information Science and Technology, The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学香港量子信息科学与技术研究所）；State Key Laboratory of Quantum Information Technologies and Materials, The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学量子信息技术与材料国家重点实验室）
针对量子计量中与信号不可区分的噪声问题，提出基于交换测试的方法，通过误差缩放分析实现量子增强精度，并在单参数和多参数估计任务中优于虚拟态纯化方法。
2026-05-22 quant-ph
1/2+1/2>1 for quantum error correction
利用纠缠辅助的量子纠错技术可以使编码后的量子比特通过量子信道进行传输，其中一些量子信道是无噪声的。在这里，我们考虑一个更现实的实验方案，我们称之为部分噪声量子信道，其中，而不是完全没有噪声，只有一部分量子没有噪声。在这种情况下，我们通过一个明确的例子表明，两个半噪声通道比一个无噪声通道工作得更好，这是一种奇怪的现象，显示1/2+1/2>1。我们的例子也饱和了一个统一的量子单例界，对标准和纠缠辅助码也有效。此外，如具有半噪声信道的混合字母码所示，更高维度的物理量子可以改善部分噪声信道的性能，甚至优于无噪声信道。
2012-08-31 quant-ph
Theory of Quantum Error Correction for General Noise
量子纠错保护量子信息不受环境噪声的影响。当使用量子比特时，代码质量的衡量标准是它能够纠正的最大错误数量。我们表明，一个合适的概念的“错误数”E是有意义的任意环境相互作用的存在下，任何系统。事实上，这一概念与引入不可纠正错误的时间最低阶直接相关，而这又是从相互作用算子生成的代数的分级中推导出来的。因此，e-纠错码在保护量子信息方面是有效的，而不需要通常的独立性和缺乏相关性的假设。我们证明了量子和经典信息的大码的存在性。通过查看子系统的纠错码，我们与代码的某些运营商代数的不可约表示，并表明，无噪声的子系统是无限距离纠错码。一个明确的例子涉及集体相互作用进行了讨论。
1999-08-19 quant-ph
Achieving the Heisenberg limit in quantum metrology using quantum error correction
量子精密测量在科学和技术领域有许多重要的应用，从频谱分析到引力波探测。量子力学对测量精度施加了一个基本限制，称为海森堡限制，无噪声量子系统可以实现该限制，但对于受噪声影响的系统通常无法实现。在这里，我们研究如何可以通过量子纠错，保护量子系统免受噪声的破坏性影响的一般方法，提高测量精度。我们发现一个必要和充分条件，实现海森堡极限使用量子探针受到马尔可夫噪声，假设无噪声的辅助系统是可用的，并且可以进行快速，准确的量子处理。当满足充分条件时，可以构造一个量子纠错码，它可以抑制噪声而不掩盖信号;通过求解半定规划，可以找到最佳码，达到最佳精度。
2018-02-02 quant-ph
Simulating open quantum systems using noise models and NISQ devices with error mitigation
本文在IBM和OQC的NISQ设备及噪声模拟中，利用Mitiq工具包的零噪声外推误差缓解技术模拟碰撞模型和马尔可夫库模型，成功减小误差并使结果与理论值重叠。
2024-01-12 quant-ph
QVECTOR: an algorithm for device-tailored quantum error correction
目前的容错量子计算方法无法在50到100量子比特的近期设备上实现有用的量子计算。领先的方案，如色码和表面码方案，必须将其物理量子比特的很大一部分用于量子纠错。基于最近的量子机器学习技术，我们提出了一种量子纠错的替代方法，旨在减少这种开销，它可以在现有的量子硬件和无数的量子计算架构上实现。该方法旨在优化编码和恢复电路相对于设备中的实际噪声的平均保真度，而不是人工或近似噪声模型的平均保真度。量子变分误差校正器（QVECTOR）算法采用量子线路，该量子电路具有根据源自设备的量子采样的处理数据而变分优化的参数，以便学习编码和误差恢复门序列。我们开发了这种方法的任务，保持量子存储器和模拟分析其性能。我们发现，在相位阻尼噪声的影响下，模拟的QVECTOR算法学习了三个量子比特的编码和恢复，这将量子存储器的有效T2扩展了六倍。在五个量子比特上的连续时间振幅加相位阻尼噪声模型的条件下，模拟的QVECTOR算法学习编码和解码电路，这些电路利用噪声模型中的泡利误差之间的相干性，以优于五个量子比特稳定器代码和任何其他不利用这种相干性的方案。这两种方案都可以用现有的硬件来实现。
2017-11-07 quant-ph
Surface Code Error Correction with Crosstalk Noise
针对现有QEC码噪声模型未考虑串扰等真实硬件噪声的问题，本文系统研究串扰对表面码的影响，提出标志量子比特设计与冗余稳定器校验的串扰鲁棒方案，建立逻辑串扰解析条件，为容错量子计算提供支撑。
2025-04-15 quant-ph
Open-System Quantum Error Correction
我们研究了量子纠错（QEC）在开放系统（OS）动力学系统上的性能。系统上的噪声源自系统-浴槽复合物上的联合量子信道，这是一种框架，其包括常用的仅系统量子噪声信道模型和系统-浴槽哈密顿噪声模型并在两者之间进行插值。我们推导出完美的OSQEC条件，QEC恢复只在系统上，而不是难以接近的浴。当噪声仅近似可校正时，感兴趣的一般情况下，我们使用最坏情况的保真度来量化OSQEC的性能。我们发现，从单位保真度恢复后的领先偏差是二次的不可校正的部分，结果让人想起过去的工作近似QEC系统的噪声，虽然这里的方法需要使用不同的技术比过去的工作。
2018-05-24 quant-ph
Model for 1/f Flux noise in Superconducting Aluminum Devices: Impact of External Magnetic Fields
本文提出基于独立杂质自旋翻转及交叉与直接弛豫机制的模型，解释铝基超导器件中1/f通量噪声在外部磁场下变为洛伦兹型，并指出该磁场可降低量子比特中的通量噪声影响。
2023-05-20 quant-ph
Optimizing bias-tailored quantum error correction beyond code-capacity noise
Instituto de Física Teórica UAM-CSIC, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学-西班牙国家研究委员会理论物理研究所）
研究显示，在考虑电路级噪声后，偏置定制量子纠错的优势大幅降低；引入偏置滤波CNOT门可部分恢复优势。
2026-06-17 quant-ph
Noise-adapted recovery circuits for quantum error correction
针对含噪声中等规模量子设备中的 QEC，本文构造三类资源更省的 Petz 噪声自适应恢复电路及保真度估计电路，并以4量子比特振幅阻尼码仿真验证。
2024-07-04 quant-ph
Adaptive Estimation of Drifting Noise in Quantum Error Correction
针对量子纠错中噪声随时间漂移导致传统方法性能不佳的问题，提出基于滑动窗口的自适应估计框架，通过最优窗口大小和重叠窗口算法捕捉多频噪声漂移，仿真验证其稳健跟踪能力，逻辑错误率与真实值一致且优于静态模型。
2025-11-12 quant-ph
Learning correlated noise in a 39-qubit quantum processor
本文提出一种提取量子器件检错子提取线路中噪声信息的方法，在39比特超导器件上构建图模型精确学习相关噪声，并证明准确的关联噪声模型对预测量子纠错亚阈值行为至关重要。
2023-03-01 quant-ph
Routing thermal noise through quantum networks
目前，人们对在量子机制中操作设备有很大的兴趣，在量子机制中，它们的行为不能通过经典力学来解释。包括纠缠态在内的量子态是脆弱的，容易受到过大的热噪声的干扰。在这里，我们解决的问题是，是否有可能创建非互易设备，鼓励热噪声流向或远离网络中的特定量子设备。我们的工作利用级联系统的形式主义来回答这个问题的肯定，展示了如何三端口器件可以用作一个有效的热晶体管，并说明了这种形式主义如何映射到一个实验上可实现的光学机械系统。我们的研究结果为更有弹性的量子器件和使用热噪声作为资源铺平了道路。
2018-06-04 quant-ph
Suppressing non-Markovian noises by coupling the qubit to a chaotic device
为了抑制耦合到非马尔可夫噪声中的固态量子比特的退相干，我们提出了一种将量子比特与混沌器件耦合的策略，该策略利用量子比特在高频域的宽功率分布来冻结噪声，就像动态解耦控制（DDC）方法一样。与DDC相比，该混沌装置在低频场的驱动下也能产生高频分量，并且不需要优化控制场来产生复杂的控制脉冲。作为超导电路的应用，我们发现，在宽频域中的各种噪声，包括低频$1/f$，高频欧姆，亚欧姆和超欧姆噪声，可以有效地抑制耦合到Duffing振荡器的量子比特，量子比特的退相干率有效地降低了约100倍的幅度。
2011-01-17 quant-ph
Quantum Computing and Error Correction
介绍了量子纠错的主要思想。它们是编码、校验子提取、错误操作符和代码构造。结果表明，一组二态量子系统的一般噪声和弛豫总是可以理解为作用在系统上的泡利算符的组合。每个量子纠错码允许纠正这些错误的子集。在许多情况下，噪声使得剩余的不可校正的错误不太可能出现，因此量子纠错具有高的成功概率。为了在整个计算机中存在噪声和不精确性的情况下实现最佳的噪声容限，提出了量子计算机的分层结构。
2003-04-03 quant-ph
Exact and Efficient Stabilizer Simulation of Thermal-Relaxation Noise for Quantum Error Correction
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；University of Washington（华盛顿大学）；the University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文提出精确且兼容稳定子的量子比特热弛豫噪声模型，通过正概率分解提升纠错性能，并在超导平台研究大规模表面码与双变量自行车码。
2025-12-09 quant-ph
Reshaping quantum device noise via repetition code circuits
本文研究利用重复码电路重塑囚禁离子量子处理器中双量子比特纠缠门噪声，并通过分析与数值方法及IonQ Aria-1硬件实验验证其可行性。
2025-05-19 quant-ph
Manipulating the flow of thermal noise in quantum devices
最近，人们对使用复杂量子系统来创建有效的非互易动力学产生了极大的兴趣。有人提出了实现光子和声子的人工磁场的建议;实验进展迅速，使这些建议成为现实。许多工作集中在使用这样的系统来控制信号流，以创建用于光信号的隔离器或定向放大器。在本文中，我们在这项工作的基础上，但在不同的方向移动。我们发展了量子系统中热噪声可控流的理论，并讨论了一种可能的实现。我们从理论上证明了量子级联系统中热噪声的单向流动是可能的。将光机平台视为级联系统，我们可以最终控制热噪声流的方向。通过适当地设计机械谐振器，其充当人工水库，热噪声的流动可以被约束到期望的方向，从而产生热整流器。所提出的量子热噪声整流器可以潜在地用于开发诸如用于纳米电子器件和超导电路的热调制器、热路由器和热放大器之类的器件。
2018-02-07 quant-ph
A theory of single-shot error correction for adversarial noise
单次误差校正是一种用于仅使用单轮噪声检查测量来校正物理误差的技术，使得任何残余噪声影响少量量子位。我们提出了一个一般理论的单次纠错，并建立了一个充分条件称为良好的健全的代码的测量检查。拓扑（或LDPC）码的良好的代码可靠性所示，需要相关的哈密顿量的宏观能垒。因此，带有局部校验的二维拓扑码不能具有良好的可靠性。在紧张局势与此同时，我们还表明，对于任何代码的测量检查的特定选择确实存在，提供良好的稳健性。换句话说，每个代码都可以执行单次纠错，但所需的检查可能是非本地的，并作用于许多量子位。如果我们希望代码具有良好的可靠性和简单的测量检查（LDPC属性），则需要仔细构造。最后，我们利用同调积的双重应用构造了具有单次纠错能力的量子LDPC码。我们的双同调乘积码通过一个我们称之为元检查的过程来利用测量检查中的冗余。
2019-01-30 quant-ph
Mitigating realistic noise in practical noisy intermediate-scale quantum devices
量子误差抑制（QEM）对于噪声中尺度量子（NISQ）器件至关重要。虽然大多数传统的QEM方案假设离散的基于门的电路与噪声出现在每个门之前或之后，假设是不合适的描述现实的噪声，可能有很强的门依赖性和复杂的非局部效应，和一般的计算模型，如模拟量子模拟器。为了解决这些挑战，我们首先扩展的情况下，每个计算过程，无论是数字或模拟，描述了一个连续的时间演变。对于工程哈密顿量或额外的噪声算子的缺陷的噪声，我们表明它可以有效地抑制一种新的随机QEM方法。由于我们的方法只假设精确的单量子比特控制，因此它适用于所有数字量子计算机和各种模拟模拟器。同时，利用Richardson外推法可以有效地抑制减载过程中的误差.当我们在能量弛豫和退相噪声下用各种哈密顿算子以及具有额外两个量子比特串扰的数字量子线路对我们的方法进行数值测试时，我们显示出模拟精度提高了两个数量级。我们评估了我们的方案的资源成本，并得出结论，精确的量子计算与NISQ设备的可行性。
2020-12-22 quant-ph
Robustness of the concatenated quantum error-correction protocol against noise for channels affected by fluctuation
在量子纠错中，噪声通道的描述不可能完全准确，噪声通道中总是会出现波动。研究发现，在考虑物理噪声信道起伏的情况下，平均有效信道只与物理噪声信道的平均值有关，物理噪声信道的平均值在这里起着独立误差模型的作用。现在，可以得出结论，在独立误差模型中，以前的工作中的结果也适用于存在波动的平均信道。在一些典型的情况下，我们在级联的QEC协议的5-qubit码，7-qubit的Steane码和9-qubit的Shor的数值模拟证实了这一猜想。对于5量子比特码，随着级联能级的增加，有效信道近似于去极化信道。对于Steane码，随着级联电平的增加，有效信道近似为一个Pauli信道。对于Shor码，在每一级中，有效信道近似于Pauli-$X$和Pauli-$Z$信道中的一个，在下一级级联中，有效信道近似于另一个。同时，数值结果表明，对于这些码，其逼近度随着级联电平的增加而增加，噪声信道的起伏随着级联QEC的执行而指数衰减。在纠错门限上，信道保真度标准差衰减比大致有一个稳定值。另一方面，量子过程矩阵（泡利形式）的非对角元素的标准偏差比对角元素的标准偏差衰减得更快。
2019-10-02 quant-ph
