Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > quant-ph > arXiv:2503.03827v3

帮助 | 高级搜索

量子物理

arXiv:2503.03827v3 (quant-ph)
[提交于 2025年3月5日 (v1) ,最后修订 2025年6月18日 (此版本, v3)]

标题: 广义环面码在扭曲环面上的量子纠错应用

标题: Generalized toric codes on twisted tori for quantum error correction

Authors:Zijian Liang, Ke Liu, Hao Song, Yu-An Chen
摘要: Kitaev toric码被广泛认为是容错量子计算纠错领域中最领先的候选者之一。然而,直接增加其逻辑维度的方法,例如格子手术或引入穿孔,往往会导致不可接受的资源开销。在这项工作中,我们引入了一种基于环论的方法,用于高效分析二维拓扑CSS码,从而能够在扭环上探索具有更大逻辑维度的广义toric码。利用Gröbner基,我们将稳定子伴随简化,以高效识别任意子激发及其几何周期性,即使是在扭曲周期边界条件下也能实现。由于码的性质由任意子决定,这种方法使我们能够直接计算逻辑维度,而无需构建大型奇偶校验矩阵。我们的方法为寻找新的量子纠错码以及通过Laurent多项式环展示其潜在拓扑秩序提供了一个统一的方法。此框架自然适用于双变量自行车码。 例如,我们在扭曲环面上构造了参数为$[[ n, k, d ]]$的最优权值-6广义环面码$n \leq 400$,得到了诸如$[[120,8,12]]$、$[[186,10,14]]$、$[[210,10,16]]$、$[[248, 10, 18]]$、$[[254, 14, 16]]$、$[[294, 10, 20]]$、$[[310, 10, \leq 22]]$和$[[340, 16, 18]]$等新码。 此外,我们通过在由基矢量 $(0,30)$ 和 $(6,6)$ 定义的扭环面上使用 $(3,3)$-双变量自行车码,提出了一种新的 $[[360, 12, \leq 24]]$ 量子码实现方法,相对于之前的构造,提高了稳定子的局域性。 这些结果凸显了拓扑有序性视角在推进量子低密度奇偶校验(LDPC)码的设计和理论理解方面的力量。
摘要: The Kitaev toric code is widely considered one of the leading candidates for error correction in fault-tolerant quantum computation. However, direct methods to increase its logical dimensions, such as lattice surgery or introducing punctures, often incur prohibitive overheads. In this work, we introduce a ring-theoretic approach for efficiently analyzing topological CSS codes in two dimensions, enabling the exploration of generalized toric codes with larger logical dimensions on twisted tori. Using Gr\"obner bases, we simplify stabilizer syndromes to efficiently identify anyon excitations and their geometric periodicities, even under twisted periodic boundary conditions. Since the properties of the codes are determined by the anyons, this approach allows us to directly compute the logical dimensions without constructing large parity-check matrices. Our approach provides a unified method for finding new quantum error-correcting codes and exhibiting their underlying topological orders via the Laurent polynomial ring. This framework naturally applies to bivariate bicycle codes. For example, we construct optimal weight-6 generalized toric codes on twisted tori with parameters $[[ n, k, d ]]$ for $n \leq 400$, yielding novel codes such as $[[120,8,12]]$, $[[186,10,14]]$, $[[210,10,16]]$, $[[248, 10, 18]]$, $[[254, 14, 16]]$, $[[294, 10, 20]]$, $[[310, 10, \leq 22]]$, and $[[340, 16, 18]]$. Moreover, we present a new realization of the $[[360, 12, \leq 24]]$ quantum code using the $(3,3)$-bivariate bicycle code on a twisted torus defined by the basis vectors $(0,30)$ and $(6,6)$, improving stabilizer locality relative to the previous construction. These results highlight the power of the topological order perspective in advancing the design and theoretical understanding of quantum low-density parity-check (LDPC) codes.
评论: 14+9页,4幅图;v3:修正了 typographical errors
主题: 量子物理 (quant-ph) ; 强关联电子 (cond-mat.str-el); 数学物理 (math-ph); 量子代数 (math.QA)
引用方式: arXiv:2503.03827 [quant-ph]
  (或者 arXiv:2503.03827v3 [quant-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.03827
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Zijian Liang [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2025 年 3 月 5 日 19:00:05 UTC (658 KB)
[v2] 星期一, 2025 年 5 月 19 日 13:50:10 UTC (808 KB)
[v3] 星期三, 2025 年 6 月 18 日 13:43:55 UTC (808 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • TeX 源代码
查看许可
当前浏览上下文:
quant-ph
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-03
切换浏览方式为:
cond-mat
cond-mat.str-el
math
math-ph
math.MP
math.QA

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号