Quantum stabilizer codes often face the challenge of syndrome errors due to error-prone measurements. To address this issue, multiple rounds of syndrome extraction are typically employed to obtain reliable error syndromes. In this paper, we consider phenomenological decoding problems, where data qubit errors may occur between two syndrome extractions, and each syndrome measurement can be faulty. To handle these diverse error sources, we define a generalized check matrix over mixed quaternary and binary alphabets to characterize their error syndromes. This generalized check matrix leads to the creation of a Tanner graph comprising quaternary and binary variable nodes, which facilitates the development of belief propagation (BP) decoding algorithms to tackle phenomenological errors. Importantly, our BP decoders are applicable to general sparse quantum codes. Through simulations of quantum memory protected by rotated toric codes, we demonstrates an error threshold of 3.3% in the phenomenological noise model. Additionally, we propose a method to construct effective redundant stabilizer checks for single-shot error correction. Simulations show that BP decoding performs exceptionally well, even when the syndrome error rate greatly exceeds the data error rate.


翻译:量子稳定子码常面临因易错测量导致的综合征错误挑战。为解决此问题,通常采用多轮综合征提取来获取可靠的错误综合征。本文考虑现象学解码问题,其中数据量子比特错误可能发生于两次综合征提取之间,且每次综合征测量均可能出错。为处理这些多样化错误来源,我们定义了混合四进制与二进制符号的广义校验矩阵来表征其错误综合征。该广义校验矩阵构建了包含四进制与二进制变量节点的Tanner图,从而促进开发基于置信传播(BP)的解码算法以处理现象学错误。重要的是,我们的BP解码器适用于一般稀疏量子码。通过旋转环面码保护的量子存储器仿真,我们在现象学噪声模型中展示了3.3%的错误阈值。此外,我们提出了一种为单次错误校正构建有效冗余稳定子校验的方法。仿真表明,即使综合征错误率远超数据错误率,BP解码仍能表现出优异性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
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
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
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月1日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
VIP会员
最新内容
《决策模型比较研究》
专知会员服务
7+阅读 · 今天5:16
《美军水下战与海床战概述及本地实施》
专知会员服务
3+阅读 · 今天4:30
面向未来冲突推进陆军情报体制改革
专知会员服务
3+阅读 · 今天4:12
乌克兰纵深打击如何重塑俄罗斯的战略选择
专知会员服务
3+阅读 · 7月24日
俄乌战争中关于中程打击无人机部署的经验启示
《基于强化学习的自动化红队测试》
专知会员服务
5+阅读 · 7月23日
相关VIP内容
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
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
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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员