Decodificação Aprimorada do Ruído de Circuito e Limites Frágeis de Códigos de Superfície Personalizados

Realizar todo o potencial da computação quântica requer correção de erros quânticos (QEC), com as demonstrações mais recentes de avanços na QEC usando o código de superfície. Os códigos de QEC usam múltiplos qubits físicos ruidosos para codificar informações em menos qubits lógicos, permitindo a identificação de erros através de um processo de decodificação. Este processo aumenta a fidelidade lógica (ou precisão), tornando a computação mais confiável. No entanto, a maioria dos decodificadores rápidos (de tempo de execução eficiente) negligencia características importantess do ruído, reduzindo assim sua precisão. Neste trabalho, introduzimos decodificadores que são rápidos e precisos, e podem ser usados com uma ampla classe de códigos QEC, incluindo o código de superfície. Nossos decodificadores, chamados de correspondência de crença e busca de crença, exploram todas as informações de ruído e, assim, desbloqueiam demonstrações de QEC com maior precisão. Usando o limite do código de superfície como uma métrica de desempenho, observamos um limite de 0,94% de probabilidade de erro para nossos decodificadores, superando o limite de 0,82% para um decodificador padrão de correspondência perfeita de peso mínimo. Também testamos nossos decodificadores de correspondência de crença em um estudo de caso teórico de códigos adaptados a um modelo de ruído tendencioso. Descobrimos que os decodificadores levam a um limite muito mais alto e menor sobrecarga de qubits no código de superfície personalizado em relação ao padrão, código de superfície quadrado. Surpreendentemente, no regime bem abaixo do limite, o código de superfície retangular torna-se mais eficiente em recursos do que o código de superfície personalizado devido a um fenômeno anteriormente não notado que chamamos de “limites frágeis.” Nossos decodificadores superam todos os outros decodificadores rápidos em termos de limite e precisão, possibilitando melhores resultados em experimentos atuais de correção de erros quânticos e abrindo novas áreas para estudos de caso teóricos.