Kuantum devresine hata düzeltme kodunu nereye koyarız?

Her şeyden önce: Ben kuantum hesaplamaya yeni başlıyorum.

Hata düzeltme kodlarını kuantum devresine koyduğumuzu açıklayan bir kaynağa (veya karmaşık değilse bir cevaba) sahip olmak istiyorum.

Gerçekten, oluşabilecek farklı olası hatalarımız olduğunu biliyorum (bit çevirme, faz çevirme vb.) Ve bunları düzeltmek için algoritmamız var. Ama bilmek istediğim, hata düzeltme algoritmasını nereye koyduğumuz konusunda bazı stratejiler varsa. Her algoritmadan sonra ana algoritmaya dahil mi? Bir dizi kapı için tek bir düzeltme yapmak için kullanılan daha akıllı bir strateji var mı?

Cevap "karmaşık" ise, tüm bunları öğrenmek için bir kaynak var istiyorum (hata düzeltme kodu için bir çok şey bulmak, ama düzeltmeyi nerede yapmamız gerektiği hakkında bir şey bulamadım).

Sorunuza dayanarak, doğru terimi aramamanız gerektiğini düşünüyorum. Hata düzeltme kodları, kod çözücülerin etkisi nedeniyle kubitlerde ortaya çıkan olası hataları tespit etmek ve düzeltmek için kullanılan yöntemlerdir.

Hataya dayanıklı kuantum hesaplama terimi, temel bileşenleri kusurlu olsa bile etkili bir şekilde çalışan kuantum cihazlarının paradigmasını ifade eder ve aradığınız hata düzeltme kodları, bu tür hesaplamaları oluşturmak için temel oluşturur. Kuantum hesaplamada oldukça büyük bir alan olduğu için hata toleransı ile ilgili bilgileri kendiniz aramanızı öneririm. Ancak, Preskill'in Hataya dayanıklı kuantum hesaplama metnini şiddetle tavsiye ederim . Bu makalede, yazar gerçekten de hata düzeltme kodları hakkında konuşmaya başlıyor, ancak daha sonra hataya dayanıklı kavramın derinliklerine iniyor ve bence konu hakkındaki şüphelerinizin çoğunu çözecek.

Hataya dayanıklı kuantum hesaplamada, fiziksel kübitler ile mantıksal kübitler arasında bir ayrım yaparız .

$n$$n$

Fiziksel kübitler gerçekte var olanlardır ve gürültülüdürler. Bunlar mantıksal kübitler yapmak için kullandığımız şeylerdir, ancak tipik olarak bir mantıksal kübit yapmak için birçok fiziksel kubit gerekir. Bunun nedeni, hataları algılamak ve düzeltmek için gereken büyük fazlalıktır.

Fiziksel kubitler üzerinde çalıştırılan gerçek kodun tasarımı katmanlar halinde gerçekleşir. Bir kuantum hata düzeltme yazılımı mühendisi, kuantum hata düzeltme kodunu uygulamak için gereken programı yazarak mantıksal qubitleri tasarlayacaktır. Bir algoritmada birinin ihtiyaç duyabileceği her işlem için, hataları düzeltmek ve düzeltmek için mantıksal kubitlerde işlemi gerçekleştiren bir hata düzeltmesi uyumlu sürüm tasarlayacaklardır.

Sonra programcı gelip programlarını yazacaktır. Fiziksel kübitler veya hata düzeltmeleri hakkında hiç düşünmeleri gerekmeyecek.

Son olarak, derleyici her şeyi birleştirerek fiziksel kubitler üzerinde çalışacak programın hataya dayanıklı sürümünü oluşturur. Bu, programcı tarafından yazılana benzemez. Programcının yazdığı şeylerin sürekli bir değişkeni gibi görünmeyecek ve bunu temizlemek için hata düzeltmesi yapılacak. Neredeyse tamamen, sürekli olarak meydana gelen hataları tespit etmek ve düzeltmek, algoritmayı uygulamak için küçük bozulmalar ile ilgilenecektir.

Referans olarak, mantıksal kubitler üzerindeki işlemlerin bir hata düzeltme kodu yoluyla fiziksel kubitlere nasıl uygulandığını açıklayan bir şey önermek en iyisidir. Kendi belgelerimden biri, bu işi, yüzey kodunda mantıksal işlemler elde etmenin çeşitli yolları için açıklayarak yapıyor. Aynı alanda başkaları tarafından yapılan birçok esere de atıfta bulunmaktadır.