Building scalable quantum computers requires quantum error-correcting codes that enable reliable operations in the presence of noise. Motivated by such need, this paper introduces two constructions of high-rate, quantum dual-containing (DC) Calderbank-Shor-Steane (CSS) low-density parity-check (LDPC) codes based on quasi-dyadic matrices. Their DC structure enables the transversal implementation of the Hadamard gate, and, jointly with the sparsity of their parity-check matrices enable low-complexity decoding via a standard binary belief-propagation algorithm. We provide several theoretical results concerning the cycle properties of these CSS codes. We also investigate their automorphism groups as well as their minimum distance. Furthermore, through numerical simulations, we show that the quantum CSS LDPC codes obtained through these constructions achieve better finite-length error rate performance than existing DC codes across different block lengths and code rates.


翻译:构建可扩展量子计算机需要能够抵抗噪声实现可靠操作的量子纠错码。受此需求驱动,本文介绍了两种基于拟对偶矩阵的高码率量子双包含(dual-containing, DC) Calderbank-Shor-Steane (CSS)低密度奇偶校验(LDPC)码的构造方法。其双包含结构使Hadamard门的横向实现成为可能,并且结合其奇偶校验矩阵的稀疏性,可通过标准二元置信传播算法实现低复杂度译码。我们针对这些CSS码的环特性给出若干理论结果,同时研究其自同构群及最小距离。此外,数值仿真表明,通过上述构造方法得到的量子CSS LDPC码在不同码长和码率下均比现有双包含码具有更优的有限长误码率性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

《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
56+阅读 · 2022年11月2日
编码计算研究综述
专知会员服务
22+阅读 · 2021年10月26日
专知会员服务
25+阅读 · 2020年9月14日
【学界】基于条件深度卷积生成对抗网络的图像识别方法
GAN生成式对抗网络
16+阅读 · 2018年7月26日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016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
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
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
9+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
【学界】基于条件深度卷积生成对抗网络的图像识别方法
GAN生成式对抗网络
16+阅读 · 2018年7月26日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016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
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