Dove inseriamo il codice di correzione dell'errore nel circuito quantico?

Prima di tutto: sono un principiante nel calcolo quantistico.

Vorrei avere una risorsa (o una risposta se non è complicata) che spieghi dove inseriamo i codici di correzione degli errori in un circuito quantico.

In effetti, so che abbiamo diversi possibili errori che possono verificarsi (capovolgimento di bit, capovolgimento di fase ecc.) E abbiamo un algoritmo per correggerli. Ma quello che vorrei sapere è se ci sono alcune strategie su cui mettere l'algoritmo di correzione degli errori. È dopo ogni gate coinvolto dell'algoritmo principale? Esiste una strategia più intelligente per eseguire una singola correzione per una serie di porte?

Se la risposta è "complicata", vorrei avere una risorsa per imparare tutto questo (trovo molte cose per il codice di correzione dell'errore, ma non ho trovato nulla su dove dobbiamo fare la correzione).

Sulla base della tua domanda, penso che non stavi cercando il termine corretto. I codici di correzione degli errori sono metodi per rilevare e correggere possibili errori che sorgono nei qubit a causa dell'effetto della decoerenza.

Il termine calcolo quantistico a tolleranza d'errore si riferisce al paradigma dei dispositivi quantistici che funzionano efficacemente anche quando i suoi componenti elementari sono imperfetti e i codici di correzione degli errori che stavate cercando sono la base per costruire questo tipo di calcoli. Vi incoraggio a cercare informazioni relative alla tolleranza agli errori da soli poiché si tratta di un'area piuttosto vasta nel calcolo quantistico. Tuttavia, ti consiglio caldamente il testo di calcolo quantico tollerante ai guasti di Preskill. In tale articolo, l'autore inizia davvero a parlare dei codici di correzione degli errori, ma in seguito approfondisce il concetto di tolleranza agli errori e penso che risolverà molti dei tuoi dubbi sull'argomento.

Nel calcolo quantistico a tolleranza d'errore, facciamo una distinzione tra qubit fisici e qubit logici .

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I qubit fisici sono quelli che esistono realmente e sono rumorosi. Questi sono ciò che utilizziamo per creare qubit logici, ma in genere sono necessari molti qubit fisici per creare un qubit logico. Ciò è dovuto alla grande ridondanza necessaria per poter rilevare e correggere gli errori.

La progettazione del codice effettivo eseguito su qubit fisici avverrà a strati. Un ingegnere del software di correzione dell'errore quantistico progetterà i qubit logici scrivendo il programma necessario per implementare il codice di correzione dell'errore quantistico. Per ogni operazione di cui qualcuno potrebbe aver bisogno in un algoritmo, progetteranno una versione compatibile con la correzione degli errori, che esegue l'operazione sui qubit logici in un modo che consenta di rilevare e correggere le sue imperfezioni.

Quindi verrà il programmatore e scriverà il loro programma. Non dovranno assolutamente pensare ai qubit fisici o alla correzione degli errori.

Infine, il compilatore combinerà tutto per creare la versione del programma a tolleranza d'errore da eseguire sui qubit fisici. Questo non assomiglierà affatto a ciò che è stato scritto dal programmatore. Non sembrerà una costante alternanza di cose che il programmatore ha scritto, seguito da cose di correzione degli errori per ripulirlo. Tratterà quasi completamente solo il rilevamento e la correzione degli errori che si verificano costantemente, con lievi perturbazioni per implementare l'algoritmo.

Come riferimento, suppongo che sia meglio raccomandare qualcosa che spieghi come le operazioni sui qubit logici sono implementate su qubit fisici tramite un codice di correzione degli errori. Uno dei miei lavori fa questo lavoro, spiegando questo per una varietà di modi per ottenere operazioni logiche nel codice di superficie. Ha anche riferimenti a molte opere di altri nella stessa area.