شعار زيفيرنت

مجموعات الملائمة من أكواد LDPC الكمومية

التاريخ:


Nithin Raveendran و Bane Vasić

قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات ، جامعة أريزونا ، توكسون ، AZ 85721 ، الولايات المتحدة الأمريكية

تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.

ملخص

تعتبر مفكك الشفرات التكرارية لرموز فحص التكافؤ الكمي منخفض الكثافة (QLDPC) ذات الطول المحدود جذابة لأن تعقيد أجهزتها لا يتناسب إلا مع عدد البتات الفيزيائية. ومع ذلك ، فهي تتأثر بالدورات القصيرة والتكوينات الرسومية الضارة المعروفة باسم مجموعات الملاءمة (TSs) الموجودة في الرسم البياني للرمز بالإضافة إلى الانحطاط المتماثل للأخطاء. تؤدي هذه العوامل إلى تدهور كبير في أداء احتمال فك التشفير وتسبب ما يسمى بأرضية الخطأ. في هذا البحث ، أنشأنا منهجية منهجية يمكن من خلالها تحديد وتصنيف مجموعات الاصطياد الكمي (QTSs) وفقًا لبنيتها الطوبولوجية ووحدة فك التشفير المستخدمة. يتم تعميم التعريف التقليدي لـ TS من تصحيح الخطأ الكلاسيكي لمعالجة سيناريو فك تشفير متلازمة رموز QLDPC. نظهر أنه يمكن استخدام المعرفة الخاصة بـ QTSs لتصميم رموز وفك ترميز QLDPC أفضل. تم توضيح تحسينات معدل خطأ الإطار بأمرين من حيث الحجم في نظام أرضية الخطأ لبعض أكواد QLDPC العملية ذات الطول المحدد دون الحاجة إلى أي معالجة لاحقة.

اكتسبت رموز فحص التكافؤ الكمي منخفض الكثافة (QLDPC) مؤخرًا شعبية كفئة مهمة من أكواد تصحيح الخطأ الكمي نظرًا لقدرتها على تحقيق أجهزة كمبيوتر كمومية قابلة للتكيف ومتسامحة مع الأخطاء الثابتة وقابلة لفك التشفير باستخدام وحدات فك ترميز تكرارية فعالة. ومع ذلك ، فإن أداء فك شفرة QLDPC يتأثر بالدورات القصيرة والتكوينات الرسومية الضارة الموجودة في الرسم البياني للرموز. مثل هذا التدهور في الأداء عند قيم ضوضاء منخفضة - يشار إليه بتأثير أرضية الخطأ سيكون شديدًا خاصة في حالة رموز QLDPC ذات الطول المحدود المفيدة عمليًا. في أدبيات ترميز LDPC الكلاسيكية ، تمت دراسة هذه التكوينات الضارة المصنفة على أنها $ textit {مجموعات الملاءمة} $ (TS) جيدًا وساعدت في تطوير وحدات فك ترميز تكرارية منخفضة التعقيد تتجاوز وحدة فك ترميز انتشار المعتقدات التقليدية. ومع ذلك ، لم يتم أبدًا دراسة TSs رسميًا في سياق رموز QLDPC وفك تشفيرها. في هذا العمل ، نقدم مفهوم $ textit {Quantum Trapping Sets} $ (QTSs) من خلال التحقيق في تكوينات الفشل لأجهزة فك التشفير التكرارية القائمة على المتلازمة. نؤسس منهجية منهجية يمكن من خلالها تحديد QTSs وتصنيفها وفقًا لبنيتها الطوبولوجية ووحدة فك التشفير المستخدمة. يتم تعميم التعريف التقليدي لـ TS من تصحيح الخطأ الكلاسيكي لمعالجة سيناريو فك تشفير متلازمة رموز QLDPC. كخلاصة ، نلاحظ نوعين من QTSs - أحدهما مشابه لـ TS الكلاسيكية والآخر يشار إليه باسم TSs المثبت المتماثل - وهما فريدان بالنسبة لرموز QLDPC. خصائص TSs المثبت المتماثل مميزة ومحددة لمشكلة فك تشفير QLDPC ، وبالتالي ، ستكون مفيدة في استغلال انحطاط رموز QLDPC لصالح وحدة فك التشفير. علاوة على ذلك ، نوضح ميزتين لدراسة QTSs - (1) تصميم رموز QLDPC أفضل - القدرة على إنشاء رموز QLDPC خالية من QTSs الضارة ، (2) تصميم أجهزة فك تشفير أفضل دون خطوات ما بعد المعالجة - القدرة على ابتكار خوارزميات فك تشفير جديدة تتجنبها QTSs الضارة ولها أرضية خطأ منخفضة.

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] N. Raveendran و B. Vasić. تحليل مجموعة الاصطياد لرموز LDPC الكمية محدودة الطول. في IEEE Int. سيمب. على إعلام. النظرية ، الصفحات 1564-1569 ، 2021. 10.1109 / ISIT45174.2021.9518154.
https: / / doi.org/ 10.1109 / ISIT45174.2021.9518154

[2] دي جي سي ماكاي ، جي ميتشيسون ، وبل ماكفادين. رموز الرسوم البيانية المتفرقة لتصحيح الخطأ الكمي. IEEE Trans. على إعلام. Theory، 50 (10): 2315-2330 ، أكتوبر 2004. 10.1109 / TIT.2004.834737.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2004.834737

[3] بي دبليو شور. مخطط لتقليل فك الترابط في ذاكرة الكمبيوتر الكمومية. فيز. القس أ ، 52: R2493-R2496 ، أكتوبر 1995. 10.1103 / PhysRevA.52.R2493.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.R2493

[4] D. جوتسمان. حساب الكم المتسامح مع الأخطاء الثابتة. إعلام الكم. والحساب ، 14 (15-16): 1338-1372 ، نوفمبر 2014. 10.26421 / QIC14.15-16-5.
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC14.15-16-5

[5] AA Kovalev و LP Pryadko. تحمل خطأ أكواد فحص التكافؤ الكمي منخفض الكثافة مع قياس المسافة الخطية. فيز. القس أ ، 87: 020304 ، فبراير 2013 أ. 10.1103 / PhysRevA.87.020304.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.020304

[6] بابار ، ب. بوتسينيس ، د. ألانيس ، إس إكس إن جي ، وإل هانزو. الطريق من الشفرات الكلاسيكية إلى الأكواد الكمومية: إجراء تصميم مقارب تجزئة. IEEE Access، 3: 146–176، 2015a. 10.1109 / ACCESS.2015.2405533.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / ACCESS.2015.2405533

[7] بابار ، ب. بوتسينيس ، د. ألانيس ، إس إكس إن جي ، وإل هانزو. خمسة عشر عامًا من ترميز LDPC الكمي واستراتيجيات فك التشفير المحسنة. IEEE Access، 3: 2492-2519، 2015b. 10.1109 / ACCESS.2015.2503267.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / ACCESS.2015.2503267

[8] J.-P. تيليش وج. زيمور. أكواد LDPC الكمومية بمعدل موجب وأقل مسافة تتناسب مع $ n ^ {1/2} $. بروك. IEEE Int. سيمب. على إعلام. Theory ، الصفحات 799-803 ، يوليو 2009. 10.1109 / ISIT.2009.5205648.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / ISIT.2009.5205648

[9] A. Leverrier ، J.-P. تيليش ، وج. زيمور. رموز الموسع الكم. في بروك. IEEE 56th آن. سيمب. حول أسس علوم الكمبيوتر ، الصفحات 810-824 ، بيركلي ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، أكتوبر 2015. 10.1109 / FOCS.2015.55.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / FOCS.2015.55

[10] P. Panteleev و G. Kalachev. أكواد LDPC الكمومية مع أدنى مسافة خطية تقريبًا. تمهيدي arXiv: 2012.04068 ، 2020. URL https: / / arxiv.org/ abs / 2012.04068.
أرخايف: 2012.04068

[11] K.-Y. كو و C.-Y. لاي. مصقول انتشار المعتقدات فك رموز الكم المتفرقة للرسم البياني. مجلة IEEE حول مجالات مختارة في نظرية المعلومات ، 1 (2): 487-498 ، 2020. 10.1109 / jsait.2020.3011758.
https: / / doi.org/ 10.1109 / jsait.2020.3011758

[12] C.-Y. Lai و K.-Y. كو. فك تشفير مجال السجل لرموز LDPC الكمومية عبر الحقول المحدودة الثنائية. IEEE Trans. في هندسة الكم، 2021. 10.1109 / TQE.2021.3113936.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2021.3113936

[13] D. Poulin و Y. Chung. على فك التشفير التكراري لرموز الكم المتفرقة. إعلام الكم. والحساب ، 8 (10): 987-1000 ، تشرين الثاني (نوفمبر) 2008. 10.26421 / QIC8.10-8.
الشبكي: / / doi.org/ 10.26421 / QIC8.10-8

[14] تي جيه ريتشاردسون. أرضيات الخطأ في أكواد LDPC. في بروك. 41 آن. أليرتون كونف. Commun. ، كونتر. and Comp.، pages 1426–1435، Monticello، IL، USA، September 2003. URL https: / / web.stanford.edu/ class / ee388 /apers / ErrorFloors.pdf.
https: / / web.stanford.edu/ class / ee388 / documents / ErrorFloors.pdf

[15] P. Panteleev و G. Kalachev. تتحلل أكواد LDPC الكمومية بأداء طول محدود جيد. تمهيدي arXiv: 1904.02703 ، 2019. URL https: / / arxiv.org/ abs / 1904.02703.
أرخايف: 1904.02703

[16] B. Vasić و DV Nguyen و SK Chilappagari. الفصل 6 - أرضيات فشل وأخطاء أجهزة فك التشفير التكرارية. في ترميز القناة: النظرية والخوارزميات والتطبيقات: مكتبة الصحافة الأكاديمية في الاتصالات المتنقلة واللاسلكية ، الصفحات 299–341 ، أكسفورد ، 2014. مطبعة أكاديمية. 10.1016 / B978-0-12-396499-1.00006-6.
https:/​/​doi.org/​10.1016/​B978-0-12-396499-1.00006-6

[17] روف ، د.وايت ، س.بيرتون ، وإي كامبل. فك التشفير عبر مشهد كود التحقق من التكافؤ الكمي منخفض الكثافة. فيز. Rev. Research، 2: 043423، Dec. 2020. 10.1103 / PhysRevResearch.2.043423.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.043423

[18] إم بي سي فوسورييه وس. لين. فك شفرات القرار الناعم لرموز الكتلة الخطية بناءً على الإحصائيات المطلوبة. IEEE Trans. على إعلام. النظرية، 41: 1379 - 1396، 10 1995. 10.1109 / 18.412683.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / 18.412683

[19] إم بالدي ، إن ماتورو ، إ. باوليني ، وإف تشيارالوس. حول استخدام مفككات التشفير الإحصائية المطلوبة لرموز فحص التكافؤ منخفضة الكثافة في وصلات التحكم عن بعد في الفضاء. EURASIP J. Wirel. كومون. Netw. ، 2016 (272): 1-15 ، 2016. 10.1186 / s13638-016-0769-z.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1186 / s13638-016-0769 زي

[20] أ. ريجبي ، جي سي أوليفييه ، وبي. جارفيس. أجهزة فك ترميز انتشار المعتقدات المعدلة لرموز فحص التكافؤ الكمومية منخفضة الكثافة. فيز. القس أ ، 100: 012330 ، يوليو 2019. 10.1103 / physreva.100.012330.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.100.012330

[21] JX Li و PO Vontobel. فك الشفرة القائم على الكلمة الكاذبة لرموز المثبت الكمي. في بروك. IEEE Int. سيمب. على إعلام. Theory ، الصفحات 2888 - 2892 ، 2019. 10.1109 / ISIT.2019.8849833.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / ISIT.2019.8849833

[22] N. Raveendran ، و D. Declercq ، و B. Vasić. طريقة تقلص تمدد الرسم البياني الفرعي لحساب أرضية الخطأ. IEEE Trans. في Commun.، 68 (7): 3984–3995، 2020. 10.1109 / TCOMM.2020.2988676.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TCOMM.2020.2988676

[23] إس كيه بلانيري ، ديكليرك ، إل. دانجين ، وفاسيتش. أجهزة فك التشفير التكرارية المحدودة للأبجدية ، الجزء الأول: فك التشفير وراء انتشار المعتقدات على القناة الثنائية المتماثلة. IEEE Trans. في Commun.، 61 (10): 4033–4045 ، تشرين الثاني (نوفمبر) 2013. 10.1109 / TCOMM.2013.090513.120443.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TCOMM.2013.090513.120443

[24] AR Calderbank و PW Shor. توجد أكواد جيدة لتصحيح الأخطاء الكمومية. مراجعة البدنية أ ، 54 (2): 1098-1105 ، أغسطس 1996. ISSN 1094-1622. 10.1103 / فيزريفا .54.1098.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.54.1098

[25] ماجستير نيلسن وإل تشوانغ. الحساب الكمي والمعلومات الكمومية: إصدار الذكرى العاشرة. مطبعة جامعة كامبريدج ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية ، الطبعة العاشرة ، 10. 10 / CBO2011.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[26] D. جوتسمان. أكواد المثبت وتصحيح الخطأ الكمي. دكتوراه. أطروحة ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، 1997. 10.7907 / rzr7-dt72. عنوان URL https: / / arxiv.org/ abs / quant-ph / 9705052.
https: / / doi.org/ 10.7907 / rzr7-dt72
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 9705052

[27] MM وايلد. العوامل المنطقية للرموز الكمومية. فيز. القس أ ، 79: 062322 ، يونيو 2009. 10.1103 / PhysRevA.79.062322.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.062322

[28] N. Raveendran ، و PJ Nadkarni ، و SS Garani ، و B. Vasić. فك الرنين العشوائي لرموز LDPC الكمومية. في بروك. IEEE Int. أسيوط. في Commun. ، الصفحات 1-6 ، مايو 2017. 10.1109 / ICC.2017.7996747.
https: / / doi.org/ 10.1109 / ICC.2017.7996747

[29] م. كريمي و AH Banihashemi. خوارزمية فعالة لإيجاد مجموعات الملائمة السائدة من أكواد LDPC. IEEE Trans. على إعلام. Theory، 58 (11): 6942–6958 ، تشرين الثاني (نوفمبر) 2012. 10.1109 / TIT.2012.2205663.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2012.2205663

[30] DV Nguyen و SK Chilappagari و MW Marcellin و B. Vasić. عند إنشاء أكواد LDPC منظمة خالية من مجموعات الملائمة الصغيرة. IEEE Trans. على إعلام. Theory، 58 (4): 2280-2302 ، أبريل 2012. 10.1109 / TIT.2011.2173733.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2011.2173733

[31] SM Khatami و L. Danjean و DV Nguyen و B. Vasić. بحث شامل وفعال وشامل لكلمة الشفرة منخفضة الوزن عن أكواد LDPC المنظمة. في بروك. يخبر. ورشة عمل النظرية والتطبيقات ، الصفحات 1-10 ، سان دييغو ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 10-15 فبراير 2013. 10.1109 / ITA.2013.6502981.
https: / / doi.org/ 10.1109 / ITA.2013.6502981

[32] بابار ، ب. بوتسينيس ، د. ألانيس ، إس إكس إن جي ، وإل هانزو. بناء أكواد LDPC الكمومية من QC-LDPCs الكلاسيكية المتداولة في الصف. IEEE Commun. الرسائل ، 20 (1): 9-12 ، يناير 2016. 10.1109 / LCOMM.2015.2494020.
https: / / doi.org/ 10.1109 / LCOMM.2015.2494020

[33] م. هاجيوارا و هـ. إيماي. أكواد LDPC شبه الدورية الكمومية. في بروك. IEEE Int. سيمب. على إعلام. Theory ، الصفحات 806-810 ، حزيران (يونيو) 2007. 10.1109 / ISIT.2007.4557323.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / ISIT.2007.4557323

[34] Y. Xie و J. Yuan. أكواد LDPC الكمية الموثوقة على GF (4). في بروك. ورش عمل IEEE Globecom ، الصفحات 1-5 ، ديسمبر 2016. 10.1109 / GLOCOMW.2016.7849021.
https: / / doi.org/ 10.1109 / GLOCOMW.2016.7849021

[35] AA Kovalev و LP Pryadko. أكواد فحص التكافؤ منخفضة الكثافة لمنتج مجموع كرونيكر الكمي مع معدل محدود. فيز. القس أ ، 88: 012311 ، يوليو 2013 ب. 10.1103 / PhysRevA.88.012311.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.012311

[36] AA Kovalev و LP Pryadko. تحسين رموز LDPC لمنتج الرسم البياني الكمي. في بروك. IEEE Int. سيمب. على إعلام. النظرية ، الصفحات من 348 إلى 352 ، يوليو 2012. 10.1109 / ISIT.2012.6284206.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / ISIT.2012.6284206

[37] MPC فوسورييه. أكواد فحص التكافؤ شبه الدورية منخفضة الكثافة من مصفوفات التقليب الدائرية. IEEE Trans. على إعلام. Theory، 50 (8): 1788–1793 ، أغسطس 2004. 10.1109 / TIT.2004.831841.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2004.831841

[38] دي هوسيفار. بنية وحدة فك ترميز منخفضة التعقيد من خلال فك طبقات رموز LDPC. في بروك. ورشة عمل IEEE حول أنظمة معالجة الإشارات ، الصفحات 107-112 ، 2004. 10.1109 / SIPS.2004.1363033.
https: / / doi.org/ 10.1109 / SIPS.2004.1363033

[39] شارون ، س. ليتسين ، وجيه جولدبيرجر. جداول فعالة لتمرير الرسائل التسلسلية لفك تشفير LDPC. IEEE Trans. على إعلام. النظرية ، 53 (11): 4076-4091 ، 2007. 10.1109 / TIT.2007.907507.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2007.907507

[40] N. Raveendran و B. Vasić. تحليل مجموعة الاصطياد لوحدة فك التشفير الأفقية ذات الطبقات. في بروك. IEEE Int. أسيوط. في Commun. ، الصفحات 1-6 ، مايو 2018. 10.1109 / ICC.2018.8422965.
https: / / doi.org/ 10.1109 / ICC.2018.8422965

[41] Y.-J. وانغ ، بي سي ساندرز ، بي. باي و X.-M. وانغ. فك تشفير ردود الفعل التكراري المحسن لرموز الكم المتفرقة. IEEE Trans. على إعلام. Theory، 58 (2): 1231-1241 ، فبراير 2012. 10.1109 / TIT.2011.2169534.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2011.2169534

دليلنا يستخدم من قبل

[1] Kao-Yueh Kuo و Ching-Yi Lai ، "استغلال الانحطاط في فك ترميز نشر المعتقدات للرموز الكمومية" ، أرخايف: 2104.13659.

[2] Kao-Yueh Kuo و I-Chun Chern و Ching-Yi Lai ، "فك رموز متلازمة البيانات الكمية عن طريق نشر المعتقدات" ، أرخايف: 2102.01984.

[3] Ching-Yi Lai و Kao-Yueh Kuo ، "فك تشفير المجال اللوغاريتمي لرموز LDPC الكمومية عبر الحقول المحدودة الثنائية" ، أرخايف: 2104.00304.

[4] باتريسيو فوينتس ، وجوزو إتكسيزاريتا مارتينيز ، وبيدرو إم كريسبو ، وخافيير جارسيا-فرياس ، "حول معدل الخطأ المنطقي لرموز الكم المتفرقة" ، أرخايف: 2108.10645.

الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2021-10-14 18:26:04). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.

لا يمكن أن تجلب استشهد تبادل البيانات أثناء آخر محاولة 2021-10-14 18:26:02: لا يمكن جلب البيانات المستشهد بها من 10.22331 / q-2021-10-14-562 من Crossref. هذا أمر طبيعي إذا تم تسجيل DOI مؤخرًا.

أفلاطون. Web3 مُعاد تصوره. تضخيم ذكاء البيانات.
انقر هنا للوصول.

المصدر: https://quantum-journal.org/papers/q-2021-10-14-562/

بقعة_صورة

أحدث المعلومات الاستخباراتية

بقعة_صورة

الدردشة معنا

أهلاً! كيف يمكنني مساعدك؟