日本团队在量子纠错码上取得关键突破
编译时间:2025-10-05
编译者:刘飞
资源来源:科学网
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日本东京科学大学研究团队开发出一种新型量子低密度奇偶校验码。该编码在包含数十万逻辑量子比特的大规模系统中,误码率低至10^-4量级,性能逼近理论上的哈希界限,且解码复杂度仅与物理比特数成线性关系,为构建大规模容错量子计算机奠定了坚实基础。
现有的量子纠错方法普遍存在资源消耗大、效率低、编码率低等问题,而新开发的纠错码克服了这些难题。研究团队提出了一种新的构造方法,设计出具有优良纠错特性的原型LDPC码,并引入基于仿射排列的技术手段以增强码结构的多样性,避免短周期问题。与二元有限域上定义的传统LDPC码不同,新方案采用非二元有限域构建,提升了整体纠错能力。 通过将这些原型码转化为CSS型量子纠错码,并结合改进的和积算法,团队发展出一种高效的联合解码策略。
该方法能够同时处理位翻转和相位翻转两类基本量子错误,误码帧率可达10^-4量级,性能非常接近哈希界限。尤为重要的是,其解码所需的计算复杂度与物理量子比特数量成正比,意味着随着系统规模增大,资源开销的增长是线性可控的,具备良好的工程可行性。 这一成果有望推动量子计算机在量子化学、密码分析和复杂优化等领域的实际应用,为解决现实意义的大规模问题提供了可能。