Forscher der University of Saskatchewan erreichen Rekordeffizienz bei hyperbolischen Surface Codes für modulare fehlertolerante Architekturen

In einem Forschungsbericht, der auf arXiv veröffentlicht wurde, haben die Forscher Ahmed Adel Mahmoud und Dr. Steven Rayan vom Centre for Quantum Topology and Its Applications (quanTA) an der University of Saskatchewan explizite endliche Familien von geometrieoptimierten hyperbolischen Oberflächencodes demonstriert, die die von Delfosses Grenze (η = kd²/n ∝ (log k)²) festgelegte optimale Effizienz-Skalierungsgrenze erreichen.

Durch das Einbetten von Quanten-Low-Density-Parity-Check (qLDPC)-Interaktionen auf kompaktifizierten hyperbolischen Oberflächen und die Optimierung periodischer Randbedingungen verdoppelte das Team die Code-Distanz und vervierfachte die Effizienz, ohne die Qubit-Zahlen oder Check-Gewichte zu erhöhen. Unter den entdeckten Familien kodiert der optimale {6, 6}-Code [[51330, 17112, 10]] 17,112 logische Qubits in 51,330 physische Qubits mit einer Rekordeffizienz von η ≈ 33.34—eine 33-fache Steigerung gegenüber standardmäßigen 2D-Toric-Codes.

Um physische Hardware-Grenzen zu adressieren, entwickelten die Autoren einen Compiler, der diese Codes in planare Module von 80 oder weniger Qubits pro Chip unterteilt. Simulationen auf Schaltkreisebene unter einem SI1000-ähnlichen Rauschmodell zeigten robuste Schwellenwerte von etwa 0.22 %, die selbst bei einer Verdreifachung der Inter-Modul-CNOT-Fehlerraten bei 0.17 % stabil blieben.