Де ми поміщаємо код виправлення помилок у квантовий контур?

Перш за все: я новачок у квантових обчисленнях.

Я хотів би мати ресурс (або відповідь, якщо це не складно), що пояснює, куди ми поміщаємо коди виправлення помилок у квантову схему.

Дійсно, я знаю, що у нас можуть виникнути різні можливі помилки (біт фліп, перевертання фази тощо), і у нас є алгоритм їх виправлення. Але я хотів би знати, якщо є якісь стратегії, куди ми помістимо алгоритм виправлення помилок. Чи після кожного воріт входить основний алгоритм? Чи є розумніша стратегія, що використовується для одноразового виправлення набору воріт?

Якщо відповідь є "складною", я хотів би мати ресурс, щоб вивчити все це (я знаходжу багато речей для коду виправлення помилок, але я не знайшов нічого про те, де ми повинні зробити виправлення).

Виходячи з вашого запитання, я думаю, що ви не шукали правильного терміну. Коди виправлення помилок - це методи з метою виявлення та виправлення можливих помилок, які виникають у кубітах внаслідок ефекту декогерентності.

Термін «відмовні» квантові обчислення позначає парадигму квантових пристроїв, які ефективно працюють навіть тоді, коли її елементарні компоненти недосконалі, а коди виправлення помилок, які ви шукали, є основою для побудови такого роду обчислень. Я закликаю вас самостійно шукати інформацію, пов’язану з відмовою від помилок, оскільки це досить велика область у квантових обчисленнях. Однак я настійно рекомендую вам квантове обчислення тексту Fault-tolerant від Preskill. У такому документі автор дійсно починає говорити про коди виправлення помилок, але згодом заглиблюється у концепцію віростійкої помилки, і я думаю, що це вирішить багато ваших сумнівів щодо цієї теми.

У квантових обчисленнях, стійких до відмов, ми робимо різницю між фізичними кубітами та логічними кубітами.

$n$$n$

Фізичні кубіти - це ті, які існують насправді, і вони шумно. Це те, що ми використовуємо для створення логічних кубітів, але для створення одного логічного кубіта зазвичай потрібно багато фізичних кубітів. Це пояснюється великою надмірністю, необхідною для виявлення та виправлення помилок.

Конструкція фактичного коду, виконаного на фізичних кубітах, відбуватиметься шарами. Інженер програмного забезпечення з квантової корекції помилок спроектує логічні кубіти, написавши програму, необхідну для реалізації коду виправлення квантових помилок. Для кожної операції, яка комусь може знадобитися в алгоритмі, вони розробити сумісну версію для виправлення помилок, яка виконує операцію над логічними кубітами таким чином, що дозволяє виявити та виправити її недосконалості.

Потім програміст підійде і напише свою програму. Їм взагалі не потрібно буде думати про фізичні кубіти або виправлення помилок.

Нарешті, компілятор поєднає все, щоб створити невідмовну версію програми для роботи на фізичних кубітах. Це буде виглядати не так, як написав програміст. Це не буде схоже на постійне чергування речей, написаних програмістом, з подальшим виправленням помилок, щоб очистити його. Він майже повністю матиме справу з просто виявленням та виправленням помилок, які постійно виникають, із незначними збуреннями для реалізації алгоритму.

В якості посилання, я думаю, найкраще порекомендувати щось, що пояснює, як операції з логічними кубітами реалізуються на фізичних кубітах через код виправлення помилок. Один із моїх власних робіт виконує цю роботу, пояснюючи це різними способами отримання логічних операцій в поверхневому коді. У ньому також є посилання на багато творів інших в цій же галузі.