University of Saskatchewan 研究人员在模块化容错架构中创下双曲表面码效率纪录

在 arXiv 上发表的一篇研究论文中，来自 萨斯喀彻温大学 (University of Saskatchewan) 量子拓扑及其应用中心 (quanTA) 的研究人员 Ahmed Adel Mahmoud 和 Dr. Steven Rayan 展示了显式的有限几何优化双曲表面码族，这些编码达到了 Delfosse 界限所设定的最佳效率缩放极限 (η = kd²/n ∝ (log k)²)。

通过将量子低密度奇偶校验 (qLDPC) 交互嵌入到紧致化的双曲表面上并优化周期性边界条件，该团队在不增加量子比特数量或校验权重的情况下，将码距翻倍并将效率提高到原来的四倍。在发现的代码族中，最优的 {6, 6} 码 [[51330, 17112, 10]] 将 17,112 个逻辑量子比特编码为 51,330 个物理量子比特，其创纪录的效率为 η ≈ 33.34——比标准的 2D 环面码提高了 33 倍。

为了应对物理硬件限制，作者创建了一个编译器，将这些代码划分为每个芯片 80 个或更少量子比特的平面模块。在类 SI1000 噪声模型下的电路级仿真显示，其鲁棒阈值约为 0.22%，即使在模块间 CNOT 错误率增加两倍的情况下，仍保持在 0.17%。

这一发现用通俗易懂的语言来说意味着什么

把物理量子比特想象成脆弱的玻璃装饰品，而量子噪声则是意外的碰撞。标准的量子纠错通过将一件装饰品包裹在大箱子的泡沫花生（物理量子比特）中来保护它，这使得大型系统非常耗费资源。萨斯喀彻温大学团队设计了一个弯曲的多维几何“盒子”，利用共享连接将数千个装饰品包裹在一起。他们还开发了一种方法，将这种弯曲的图案切割成微小的、平面的 80 量子比特微芯片，让未来的量子计算机只需一小部分硬件即可运行数千次受保护的操作。

在此处查看 arXiv 上的完整预印本研究论文，并在 Ahmed Adel Mahmoud 的帖子中查看作者见解 此处。

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