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具有良好有限长度性能的退化量子 LDPC 码

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帕维尔·潘捷列夫格列布·卡拉切夫

莫斯科国立大学力学与数学学院,GSP-1,Leninskie Gory,莫斯科,119991,俄罗斯联邦

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抽象

我们研究了去极化信道中中等长度量子 LDPC (QLDPC) 码的性能。 仅考虑最大稳定器重量远小于其最小距离的退化代码。 结果表明,在类似 OSD 的后处理的帮助下,标准置信传播 (BP) 解码器在许多 QLDPC 码上的性能可以提高几个数量级。 使用这种新的 BP-OSD 解码器,我们研究了几种已知类型的退化 QLDPC 码的性能,包括超图乘积码、超自行车码、同调乘积码和 Haah 三次码。 我们还构建了几个有趣的短广义自行车代码示例。 它们中的一些具有附加属性,即它们的校验子受小 BCH 代码保护,这可能对容错校验子测量有用。 我们还提出了一个新的大型 QLDPC 代码系列,其中包含超图乘积代码类,其中使用的奇偶校验矩阵之一是正方形。 结果表明,在某些情况下,此类代码比超图乘积代码具有更好的性能。 最后,我们证明了所提出的 BP-OSD 解码器对某些构造代码的性能优于由近乎最优解码器解码的相对较大的表面代码。

5 年 19 月 29 日至 2 月 2019 日在伦敦参议院举行的第五届量子纠错国际会议 (QEC'XNUMX) 上的会议演讲。

表面代码以及其他具有几何局部稳定器的量子代码通常被认为是量子计算机容错架构的主要候选者。 然而,这种架构的开销随着代码距离的增加而显着增加。 另一方面,允许量子位之间进行长距离交互的量子 LDPC 码有可能用于提供具有恒定开销的容错量子计算。 不幸的是,在最先进的解码器下,已知类别的 QLDPC 码的有限长度性能远非最佳。 在当前的工作中,我们提出了一种称为 BP-OSD 的新解码算法,它将标准 BP 解码器与称为有序统计解码 (OSD) 的后处理算法相结合,该算法借鉴了经典纠错码的思想。 我们在许多示例中证明,这种组合解码策略将 BP 解码器的纠错性能提高了几个数量级。 我们还提出了一些新的 QLDPC 码,并表明对于标准去极化噪声模型,这种码在 BP-OSD 解码器下的纠错性能可以比表面码更好,即使后者使用近最佳解码器。

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资料来源:https://quantum-journal.org/papers/q-2021-11-22-585/

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