Near-Hashing-Bound Mehrfachraten-Quanten-Turbo-Kurzblockcodes

Quanten-Stabilisatorcodes (QSCs) leiden unter einer niedrigen Quantenkodierungsrate, da sie die Quantenbits (Qubits) angesichts von Bit-Flip- und Phasen-Flip-Fehlern wiederherstellen müssen. In dieser Abhandlung entwerfen wir ein niedermolekulares concatenated quantum turbo code (QTC), das eine hohe Quantenkodierungsrate aufweist. Die hohe Quantenkodierungsrate wird durch die Kombination der quanten-domain Version von Kurzblockcodes (SBCs), die auch als Single Parity Check (SPC) Codes bekannt sind, als äußere Codes und quanten-einheitsratige Codes (QURCs) als innere Codes erreicht. Trotz seiner Entwurfssimplizität erzielt das vorgeschlagene QTC eine nahezu Hash-Grenze bei der Fehlerkorrektur. Zum Beispiel, im Vergleich zu dem besten Halbraten-QTC, das in der Literatur bekannt ist, nämlich dem QIrCC-QURC-Schema, das bei einer Distanz von D = 0,037 von der Quanten-Hash-Grenze arbeitet, kann unser neuartiges QSBC-QURC-Schema bei einer Distanz von D = 0,029 arbeiten. Zusätzlich ist es erwähnenswert, dass dies die erste Instanziierung von QTCs ist, die in der Lage sind, die Quantenkodierer entsprechend der benötigten Quantenkodierungsrate zur Minderung der Pauli-Fehler anzupassen, angesichts der unterschiedlichen depolarisierenden Wahrscheinlichkeiten des Quantensenders.