A triorthogonal code is a binary quantum Calderbank-Shor-Steane (CSS) code defined by a triorthogonal matrix. Triorthogonal codes are a key ingredient in magic-state distillation, since they allow for transversal $\mathsf{T}$ gates, a non-Clifford logical operation useful for achieving universal fault-tolerant quantum computation. Their construction is challenging because it must satisfy simultaneous pairwise and triple-wise overlap constraints, as well as row-weight requirements. In this work, we study the construction and decoding of triorthogonal codes with prescribed dual-distance properties. We derive an existence criterion for even-weight triorthogonal generator matrices with a target dual minimum distance. The criterion combines triorthogonality constraints with MacWilliams identities via Krawtchouk-polynomial conditions on the dual weight distribution, yielding an integer linear programming formulation for the construction problem. We find new nontrivial triorthogonal codes that are not necessarily generated by classical triply-even codes. The decoding performance of high-distance triorthogonal codes obtained via the doubling construction is then evaluated over the dephasing channel. We compare bounded-distance decoding, belief propagation plus ordered-statistics post-processing, and a GRAND-based decoder adapted to the quantum setting, which turns out to be a promising option.


翻译:三正交码是一类由三正交矩阵定义的二元量子Calderbank-Shor-Steane(CSS)码。三正交码是魔法态蒸馏的关键组成部分,因为它们允许实现横向$\mathsf{T}$门——一种有助于实现通用容错量子计算的非克利福德逻辑操作。其构造具有挑战性,因为必须同时满足成对及三重重叠约束以及行权重需求。本文研究具有指定对偶距离性质的三正交码的构造与解码问题。我们推导出具有目标对偶最小距离的偶权重三正交生成矩阵的存在性判据。该判据通过Krawtchouk多项式条件将三正交约束与MacWilliams恒等式相结合,作用于对偶权重分布,从而将构造问题转化为整数线性规划形式。我们发现了新的非平凡三正交码,这些码不一定由经典的三偶码生成。随后,通过加倍构造得到的高距离三正交码在去相位信道上的解码性能得到评估。我们比较了有界距离解码、置信传播结合有序统计后处理以及一种适用于量子场景的基于GRAND的解码器,后者被证明是一种有前景的方案。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】代数编码理论导论
专知会员服务
44+阅读 · 2023年9月13日
《分布式多智能体强化学习的编码》加州大学等
专知会员服务
57+阅读 · 2022年11月2日
【2022新书】给工程师的量子机器学习简介,204页pdf
专知会员服务
56+阅读 · 2022年5月22日
编码计算研究综述
专知会员服务
22+阅读 · 2021年10月26日
【收藏】支持向量机原理详解+案例+代码!【点击阅读原文下载】
机器学习算法与Python学习
10+阅读 · 2018年9月13日
【干货】深入理解变分自编码器
专知
21+阅读 · 2018年3月22日
【干货】深入理解自编码器(附代码实现)
【直观详解】信息熵、交叉熵和相对熵
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月7日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
2+阅读 · 今天4:08
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
9+阅读 · 7月31日
《史诗怒火行动:多域前瞻评估》49页报告
专知会员服务
5+阅读 · 7月31日
《英国防部:未来空战系统数字化战略》33页
专知会员服务
4+阅读 · 7月31日
《面向自主飞行网络的智能体人工智能架构》
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
“史诗怒火”行动:现代多域作战的重要节点
专知会员服务
8+阅读 · 7月30日
《下一代无线网络中的多无人机通信资源管理》
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员