Spatially Coupled MacKay-Neal/Hsu-Anastasopoulos CSS Codes Achieve the Quantum-Erasure Hashing Bound by Seeded BP Decoding
Institute of Science Tokyo(东京科学大学)
本文在密度演化层面证明,对于X/Z等速率族,基于有限度因子图的种子BP解码能够达到量子擦除信道的哈希界。
2026-09-15 cs.IT math.IT quant-ph
Duality constrains optimal thresholds in quantum error correction
School of Physics, University of Sydney(悉尼大学物理学院);Quantinuum
研究量子纠错码族最优纠错阈值,通过统计力学映射证明对偶性约束零速率 em 对称 CSS 码有相同阈值,此自对偶性确定临界点、约束相边界,且在码级联下保持,为分析多种量子码族提供通用框架。
2026-07-24 quant-ph
Geometrical Approach to Logical Qubit Fidelities of Neutral Atom CSS Codes
Eindhoven University of Technology(埃因霍温理工大学);Eindhoven Hendrik Casimir Institute(埃因霍温亨德里克·卡末林研究所)
本文通过几何方法研究中性原子CSS码的逻辑量子位保真度,利用晶格规范理论预测误差率阈值并分析实验限制。
2025-01-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fault-tolerance of the [[8,1,3]] non-CSS code
本文构造容错 [[8,1,3]] 非 CSS 量子纠错码,通过改进幺正编码和裸辅助量子比特测量排序,在去极化与各向异性噪声下提升伪阈值并降低逻辑错误率。
2024-07-04 cs.IT math.IT quant-ph
Coherent information for CSS codes under decoherence
本文通过将一般CSS码在局部非相干Pauli错误下的密度矩阵对角化并映射到经典统计力学模型,解析计算了相干信息,从而严格建立了量子码解码转变与经典随机模型相变之间的联系,并证明最优解码器可达到基本阈值。
2025-07-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Layer codes as quantum memories: syndrome extraction, thresholds and idle robustness
University of Oxford(牛津大学);Quantum Motion(量子运动);Imperial College London(伦敦帝国理工学院)
本文提出层码的综合征提取调度器,在电路级噪声下评估其性能,发现其阈值与表面码相当,但空闲鲁棒性更优,代价是更多操作和物理量子比特。
2026-10-07 quant-ph
Computing on Quantum Shared Secrets for General Quantum Access Structures
量子秘密共享是一种在多个个体之间共享秘密量子态的方法,使得某些授权的参与者子集可以通过协作恢复秘密共享状态,而其他子集则不能。在本文中,我们首先提出了一种在基本的$(2,3)$门限方案中共享量子秘密的方法,只使用量子位和7-量子位CSS码。在此基础上,我们提出了一个新的$(2,3)$方案,并通过归纳构造了一个适用于任意量子接入结构的量子秘密共享方案。其次,基于对7量子比特CSS码进行量子计算的技术,我们提出了一种方法,即授权子集可以在这个共享态上进行通用量子计算,而不需要恢复它,这推广了最近在$(n, n)$门限方案上进行量子计算的尝试。
2019-03-18 quant-ph
Foliated Quantum Error Correction for Qudits
Centre for Quantum Software and Information, University of Technology Sydney(悉尼科技大学量子软件与信息中心);Joint Center for Quantum Information and Computer Science, University of Maryland(马里兰大学量子信息与计算科学联合中心);InstituteQ, Aalto University(阿尔托大学 InstituteQ);University of Technology Sydney(悉尼科技大学)
该研究针对素数维量子位上基于泡利的量子纠错码提出叶状化框架,获得可用于容错测量量子计算的图态,讨论多个例子,在简单错误模型下计算叶状量子位环面码阈值,结果与非叶状版本相当。
2026-07-16 quant-ph
Finite Rate QLDPC-GKP Coding Scheme that Surpasses the CSS Hamming Bound
量子纠错最近已被证明大大受益于代码量子位的特定物理编码。特别是,一些研究人员已经考虑了用连续变量GottesmanKitaev-Preskill(GKP)代码编码的单个代码量子位,然后在这些GKP量子位上施加外部离散变量代码,例如表面码。在这种级联方案下,来自内部GKP纠错的模拟信息提高了外码的噪声阈值。然而,表面码具有消失率,并且随着距离的增长而需要大量的资源。在这项工作中,我们级联的GKP码与通用量子低密度奇偶校验(QLDPC)码,并展示了一种自然的方式来利用GKP模拟信息的迭代解码算法。我们首先展示了两个提升产品QLDPC码族的噪声阈值,然后展示了迭代解码器-硬件友好的最小和算法(MSA)-利用GKP模拟信息时噪声阈值的改进。我们还表明,当GKP模拟信息相结合的顺序更新计划MSA,该计划超越了众所周知的CSS汉明界限,这些代码的家庭。此外,我们观察到,GKP模拟信息有助于迭代解码器在逃避有害的陷阱集的QLDPC码的坦纳图,从而消除或显着降低的错误地板的逻辑错误率曲线。最后,我们讨论了新的基本和实际问题,从这项工作中产生的信道容量下GKP模拟信息,并提高解码器的设计和分析。
2022-07-11 cs.IT math.IT quant-ph
Long distance measurement-device-independent quantum key distribution with coherent-state superpositions
采用诱骗态方法的与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)被认为可以在实际的量子密钥分发系统中安全地抵御各种黑客攻击。最近,相干态叠加(CSS)作为单光子量子比特的替代方案出现在量子信息处理和计量学中。在这封信中,CSS被用作MDI-QKD的源代码。我们提出了一种分析方法,给出了两个严密的公式来估计产量的下限和误码率的上限。我们利用标准的统计分析和Bundoff界进行参数估计。在长距离MDI-QKD中,Droff界可以提供较好的界。结果表明,在有限数据情况下,与弱相干态相比,CSS的安全传输距离和安全密钥速率都有显著提高。
2014-09-19 quant-ph
Towards Block-Level Fault-Tolerant Quantum Simulation on Small High-Rate Non-CSS Codes
School of Electrical, Computing and Software Engineering, University of Arizona(亚利桑那大学电气、计算机与软件工程学院)
本研究利用[[8,3,3]]非CSS码和块级构造实现容错量子模拟,通过辛换位映射逻辑Trotter电路,分析了故障传播机制并评估多种缓解方法,展示了非CSS码块级容错的潜力。
2026-09-16 cs.IT math.IT quant-ph
Impact of a CSS quantum error correction code in underwater quantum key distribution
Thales(泰雷兹);Institut Polytechnique de Paris(巴黎理工学院);EURECOM(欧洲通信管理高等学院);Lab-STICC, UMR CNRS 6285, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris(巴黎理工学院 ENSTA,CNRS 6285 Lab-STICC 联合实验室);Univ. Brest, CNRS, Lab-STICC UMR 6285(布雷斯特大学,CNRS,Lab-STICC 联合实验室)
本文研究两种四量子比特CSS量子纠错码在水下BB84 QKD中的影响,通过信道模型和QBER/SKR分析,发现QECC仅在边际信噪比下有益,可扩展工作深度范围,但高信噪比时原始BB84更优。
2026-09-17 quant-ph
Non-Threshold Quantum Secret Sharing Schemes in the Graph State Formalism
在最近的工作中,Markham和Sanders提出了一个框架来研究使用图状态的量子秘密共享(QSS)方案。该框架统一了三类QSS协议,即在私有和公共信道上共享经典秘密和共享量子秘密。然而,大多数基于图状态的秘密共享的工作集中在门限方案。在本文中,我们专注于一般的访问结构。我们展示了如何实现一个大类的任意访问结构,使用图状态形式主义。我们证明了$[[n,1]]$二进制量子码与图态秘密共享方案共享一个比特之间的等价性。我们还建立了一类$[[n,1]]$ Calderbank-Shor-Steane(CSS)码和图态QSS方案共享一个量子比特之间的类似(但有限制)等价性。利用这些结果,我们可以构造出一大类具有任意访问结构的量子秘密共享方案。
2012-02-15 quant-ph
Toward fault-tolerant quantum computation without concatenation
已经知道,如果物理量子比特的错误率低于某个准确度阈值,则可以以指数级小的失败率完成经由级联码的量子纠错。其他的非级联码也因其自身的优点--改进的精度门限、局部操作等而被广泛研究。通过迭代地提取一定的两个量子比特纠缠态,它示出了如何执行一个编码的Toffoli门,重要的通用计算,对CSS代码,无论是不级联或,对于一系列非常大的块大小,单级联。
2000-07-14 quant-ph
Quantum Error Correction and Fault-Tolerance
我给一个概述的基本概念背后的量子纠错和量子容错。这包括量子纠错条件、稳定子码、CSS码、横向门、容错纠错和阈值定理。
2005-07-18 quant-ph
Erasure Thresholds for Hyperbolic and Semi-Hyperbolic Surface Codes
Duke University(杜克大学)
研究扩展了电路级擦除噪声模型,分析了超几何CSS表面码的擦除阈值,发现其在不同模型下达到3.6%和4.7%的阈值,并验证了擦除优势延伸至超几何码。
2026-03-18 quant-ph
Local Fault-tolerant Quantum Computation
分析和研究了局域性对量子计算容错阈值的影响。我们分析估计阈值将如何取决于尺度参数r,该尺度参数r估计由于编码而导致的电路尺寸的放大。我们进行了详细的半数值阈值分析级联编码使用7量子位CSS代码在本地和“非本地”设置。首先,我们发现[[7,1,3]]码的局部模型中的阈值具有1/r依赖性,这与我们的分析估计一致。第二,超过1/r依赖性的阈值不太强烈地依赖于用于传输量子比特的噪声水平。除了这些结果之外,我们发现,为了估计阈值,查看多个级联级别是很重要的,并且在某些地方可能是有益的,例如在量子比特的传输中,仅偶尔进行纠错。
2005-06-06 quant-ph
MaxSAT decoders for arbitrary CSS codes
提出将任意几何与校验权重的 CSS 码最大似然解码映射为 MaxSAT,硬子句表示症状、软子句编码错误概率,并在颜色码、表面码和 QLDPC 码上取得优于 BP-OSD 的阈值或错误率。
2024-10-02 cs.IT math.IT quant-ph
High-threshold decoding of non-Pauli codes for 2D universality
Freie Universität Berlin(柏林自由大学);Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie(柏林亥姆霍兹材料能源中心);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院)
本文研究了一种非Pauli稳定码,用于在二维拓扑扭线码上实现通用门集,通过高效基准测试和解码方法,展示了非Clifford逻辑在二维码中的性能。
2026-04-02 cond-mat.str-el quant-ph
Taming coherent noise with teleportation
本文证明量子隐形传态可将相干错误整形为泡利错误,使CSS码在相干噪声下的性能可经典模拟且阈值可解析证明,有望替代随机编译。
2025-08-07 quant-ph
Single-shot state preparation thresholds in quantum LDPC codes: soundness, confinement, and statistical mechanics
Tsinghua University(清华大学);Frontier Science Center for Quantum Information(量子信息前沿科学中心);Yau Mathematical Sciences Center, Tsinghua University(清华大学丘成桐数学科学中心);Beijing Academy of Quantum Information Sciences(北京量子信息科学研究院);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室)
本文证明线性约束足以保证CSS量子LDPC码的单发态制备阈值,并通过统计力学映射和蒙特卡罗模拟表明亚线性健全性也可能支持该阈值。
2026-11-03 quant-ph
Calderbank-Steane-Shor Holographic Quantum Error Correcting Codes
我们通过发展块完美张量的概念来扩展全息量子纠错码的类,块完美张量是一个更广泛的类,包括先前定义的完美张量。这种限制的放松打开了一系列其他全息代码。我们通过引入基于7量子位Steane码的自对偶CSS七边形全息码来证明这一点。最后,我们展示了有前途的阈值擦除通道应用一个简单的,最佳的擦除解码器的七边形代码和基准对现有的全息代码。
2018-07-17 quant-ph
Quality of a Quantum Error Correcting Scheme and Memory Error Threshold Estimation
对Calderbank-Shor-Steane [[7,1,3]]量子码的纠错能力以及利用多个辅助态提取容错伴随式进行了数值研究。一个简单的概率表达式来表征代码的能力,纠正编码的量子比特已被认为是。该概率作为校正质量标准,允许比较不同恢复方案之间的纠错能力。存储器错误阈值的计算是通过那些被认为是最好的方法。
2006-06-13 quant-ph
Overhead and noise threshold of fault-tolerant quantum error correction
采用数值和近似解析相结合的方法研究了容错量子纠错(QEC)网络。恢复操作的失败的概率计算各种CSS码,包括大的块码和级联码。最近的见解综合征提取过程中,使整个过程更有效,更耐噪,被纳入。因此,可以完成而不失败的恢复的平均数估计为各种参数的函数。主要参数是门(伽马)和存储器(DRAM)的故障率,物理规模的计算机,和测量和经典处理所需的时间t_m。可实现的计算量作为参数空间中的曲面给出。这指示噪声阈值以及其他信息。结果表明,在大多数情况下,基于[[23,1,7]] Golay码的级联码比基于[[7,1,3]] Hamming码的级联码具有更高的门限。阈值门噪声gamma_0是λ/gamma和t_m的函数;示例值是{λ/gamma,t_m,gamma_0} = {1,1,0.001},{0.01,1,0.003},{1,100,0.0001},{0.01,100,0.002},假设信息传输的成本为零。这代表了一个数量级的增加,在容忍的内存噪声,与以前的计算相比,这是可能的容错QEC过程的最新见解。
2003-07-31 quant-ph
Multi-partite quantum cryptographic protocols with noisy GHZ states
我们提出了一个广泛的类蒸馏方案的多体纠缠态的CSS状态。我们的建议不仅提供了优越的效率,但也有新的见解CSS状态和二分图状态之间的连接。然后,我们将我们的蒸馏计划的三分之一的情况下,三个密码任务-即(a)会议密钥协议,(b)量子共享的经典秘密和(c)第三人密码。此外,我们构建了“测量和测量”协议,可以实现与一次只生成一个纠缠对上述三个密码任务。这使得以前的实验实现,需要同时产生两个纠缠对显着简化。我们还研究了这些协议的收益率和阈值的保真度以上的协议可以安全地运行。令人惊讶的是,我们的协议将安全地运行,即使初始状态不违反GHZ状态的标准贝尔不等式。
2008-04-03 quant-ph
One-Shot any Code
Iceberg Quantum(冰山量子)
本文证明一次性码自校正,并将任意CSS QLDPC码转换为具有高效局部解码器的一次性码,增强错误抑制并保持阈值。
2026-10-02 math-ph math.MP quant-ph
Reducing Quantum Error Correction Overhead with Versatile Flag-Sharing Syndrome Extraction Circuits
提出利用共享标志量子比特的并行标志纠错子提取方法以最小化电路面积,提升量子纠错的错误阈值,数值模拟显示伪阈值提升达一个数量级。
2024-06-30 quant-ph
Systematic Approach to Hyperbolic Quantum Error Correction Codes
University of Saskatchewan(萨斯喀彻温大学);Centre for Quantum Topology and Its Applications (quanTA)(量子拓扑及其应用中心);Department of Mathematics and Statistics, University of Saskatchewan(萨斯喀彻温大学数学与统计系)
本文提出基于超几何晶格的量子纠错码系统构建框架,通过超几何晶体学进展,开发了高效识别面循环和非平凡循环的超几何循环基算法,实现了CSS码的规模化评估与模拟,展示了超几何量子纠错码在编码率、误差阈值和码距等性能上的优势。
2026-04-04 cs.DS math.AG math.DG
Determination of the Semion Code Threshold using Neural Decoders
我们计算的错误阈值的semion代码,同伴的Kitaev复曲面代码具有相同的规范对称性群$\mathbb{Z}_2$。统计机械映射方法的应用是非常不鼓励的semion代码,因为代码是非泡利和非CSS。因此,我们使用机器学习方法,利用一些神经网络解码器的接近最佳性能:多层感知器和卷积神经网络(CNN)。我们发现不相关的位翻转和相位翻转噪声的值$p_{\text {eff}}=9.5\%$,和去极化噪声的值$p_{\text {eff}}=10.5\%$。我们对比这些值与一个类似的分析Kitaev复曲面代码上的六边形晶格用相同的方法。对于卷积神经网络,我们使用ResNet架构,它允许我们实现非常深的网络,并比多层感知器方法具有更好的性能和可扩展性。我们详细分析和比较这两种方法,并提供了一个明确的参数有利于CNN作为最适合的数值方法的semion代码。
2020-09-12 cond-mat.str-el quant-ph
Thresholds for Linear Optics Quantum Computing with Photon Loss at the Detectors
本文计算了探测器效率<100%但其他组件完美时的线性光学量子计算错误阈值,利用擦除信道特性和Markov链方法,证明7量子比特CSS码的门错误阈值下界为1.78%至11.5%。
2005-02-16 cs.ET quant-ph
Perturbative stability and error correction thresholds of quantum codes
Stanford University(斯坦福大学)
该研究将拓扑有序相稳定性与量子纠错码阈值联系,通过构建格点规范理论模型,证明满足LDPC条件且码距足够大的CSS码存在稳定相,为微扰量子哈密顿量的稳定相提供了证据。
2026-08-13 cond-mat.stat-mech hep-lat quant-ph
Evolutionary Discovery of Bivariate Bicycle Codes with LLM-Guided Search
IBM Research(IBM研究院);IBM T. J. Watson Research Center(IBM T.J. 巴特勒研究中心)
提出一种LLM引导的进化工作流,通过变异生成双变量自行车码和扰动变体的Python程序,在约1650次迭代中筛选约2×10^5个候选码,发现了465个不同候选码,包括非CSS扰动码和CSS码,展示了LLM引导的程序进化在结构化量子码发现中的实用性。
2026-06-01 cs.AI quant-ph
Subsystem Symmetries and Fracton Models in Quantum Error Correction
Ludwig-Maximilians-Universität München(慕尼黑路德维希-马克西米利安大学)
该研究探究经典伊辛模型与量子纠错的关联,确定棋盘格码最优阈值达0.107(3),证明分形子码是高鲁棒性量子存储器的优良候选,凸显统计力学框架的应用价值。
2026-08-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Far from Perfect: Quantum Error Correction with (Hyperinvariant) Evenbly Codes
本文提出基于超不变张量网络的Evenbly码,在双曲几何上构建无限大的子系统码,解析计算其码率与距离,并证明其在多种噪声信道下具有优异的阈值性能和抗错弹性。
2025-08-05 hep-th quant-ph
Analysis and estimation of the threshold for a microwave "pellicle mirror" parametric oscillator, via energy conservation
提出了一个实验来观察动态卡西米尔效应的两个串联,高Q,超导微波腔,这是相互分开的,只有一个非常薄的壁组成的柔性超导膜,可以驱动到运动的谐振“泵”微波注入到左腔。然后,通过在初始空的右腔中的真空波动的指数放大,在一定阈值以上,可以产生简并的“信号”和“空闲”微波信号。本文的目的是利用能量考虑来计算这种新型光机参数振荡的阈值。
2012-11-15 physics.optics quant-ph
A Search for High-Threshold Qutrit Magic State Distillation Routines
Department of Physics and Computer Science, Dayalbagh Educational Institute(Dayalbagh 教育学院物理与计算机系)
本文研究了三态奇特态的高阈值魔态提纯规程,通过分析不同稳定化码的性能,发现超过600个CSS码能够实现该态的提纯,尽管未超越现有高莱码的阈值。
2026-02-03 cs.IT math.CO math.IT
Homological Thresholds in Randomly Monitored Quantum Error-Correcting Codes
Institute for Theoretical Physics, University of Cologne(科隆大学理论物理研究所);Department of Physics, Graduate School of Science, Tohoku University(东北大学理学研究科物理学系)
本研究揭示随机监测下稳定子量子纠错码的阈值行为分为几何与同调两类渗流转变,通过大规模模拟确定临界指数,并扩展至多种码型,为解码提供指导。
2026-10-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Performance Analysis of Quantum CSS Error-Correcting Codes via MacWilliams Identities
本文通过MacWilliams恒等式分析量子CSS纠错码的性能,推导出不同码的渐近误差率,并探讨了量子退化的意义。
2025-12-11 cs.IT math.IT quant-ph
Floquet codes without parent subsystem codes
提出无父子系统码的二维 CSS honeycomb code 及三维扩展,通过动态协议实现容错纠错与交替分形子模型,并构建概率有限自动机生成动态树码以纠正单比特错误。
2023-10-25 cond-mat.str-el quant-ph
Understanding Stabilizer Codes Under Local Decoherence Through a General Statistical Mechanics Mapping
本研究通过两种方法构建稳定子码退相干基态矩到经典统计力学模型的映射,证明信息容量度量对应热力学量,分析了3D toric code等的解码阈值,揭示了映射的去规范性质。
2024-03-06 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
From Random Quantum Codes to Explicit qLDPC Codes via Local Properties
University of Illinois, Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校)
本文提出量子LCL框架,证明随机CSS码的阈值定理,并给出首批具有最优列表大小的量子列表可解码码和列表可恢复码的显式qLDPC构造。
2026-10-01 cs.IT math.IT quant-ph
Rigorous estimation of error thresholds of transversal Clifford logical circuits
Cornell University(康奈尔大学)
本文基于统计力学方法,对包含横向逻辑门的电路进行严格分析,推导出故障容忍计算的误差阈值,并展示了其对近似故障容忍架构的系统性评估。
2026-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el