Cálculo Quântico Tolerante a Falhas com Taxa de Erro Constante

Este artigo prova o resultado de limiar, que afirma que o cálculo quântico pode ser robusto contra erros e imprecisões, quando a taxa de erro, \, é menor que um limiar constante, \c. O resultado se aplica a um modelo de ruído muito geral, que não é necessariamente probabilístico, para partículas quânticas com qualquer número de estados, e também é generalizado para computadores quânticos unidimensionais com apenas interações de vizinho mais próximo. Nenhuma medição ou operações clássicas são necessárias durante o cálculo quântico. A versão anterior era muito sucinta, e aqui preenchemos todos os detalhes ausentes e elaboramos sobre várias partes da prova. Em particular, dedicamos uma seção para uma discussão sobre questões de universalidade e provas de que os conjuntos de portas que usamos são universais. Outra seção é dedicada a uma prova rigorosa de que a tolerância a falhas pode ser alcançada na presença de ruído geral não probabilístico. A estrutura sistemática dos procedimentos tolerantes a falhas para códigos polinomiais é explicada em detalhes. A prova de que o esquema de concatenação funciona está escrita de forma mais clara. O artigo também contém novas e significativamente mais simples provas para a maioria dos resultados conhecidos que utilizamos. Por exemplo, damos uma prova simples de que é suficiente corrigir flips de bits e de fase, simplificamos significativamente a prova original de Calderbank e Shor sobre a correção dos códigos CSS. Também apresentamos uma prova simples do fato de que portas de dois qubits são universais. O artigo, portanto, fornece uma prova autocontida e completa para o cálculo quântico universal tolerante a falhas.