量子稳定子码的量子容错编码门构造方法研究

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量子容错编码门可以有效减少量子态与环境噪声的耦合作用,是实现可靠的长量子计算的基础,它的研究对量子计算机的物理实现具有重要的理论意义和指导价值,是量子通信和量子计算的热点之一。论文分别基于测量法和隐形传态法提出两种针对量子稳定子码的容错编码门构造方法。首先,根据测量能够改变稳定子码正规子的特性,选取合适的测量算子和恢复算子,并将算子作用再次编码获得的扩充编码态上,逐步改变稳定子码的逻辑算子,保持稳定子不变,获得基于测量法的容错编码门构造。其次,根据量子隐形传态的基本原理,通过对编码隐形传态得到的编码态执行假想的编码门操作,且将假想门前移,使得编码门构造的困难减小到仅容错制备一个特殊辅助态即可,获得基于量子隐形传态的容错编码门构造。考虑哈达玛门,相位门和可控非门可以生成整个C2群(即Clifford群),实现稳定子码的六种幺正变换。论文在给出所提两种量子稳定子码容错编码门的构造方法和详细的理论证明后,分别给出了两种方法下的编码H门,编码P门和编码CNOT门的具体实现线路图。通过对构造编码门的线路开销进行分析,结果表明论文所提出的测量构造法在量子门开销方面较文献[20]有明显改善,而隐形传态构造法在构造一位编码门时的开销要比[20]中的编码门构造开销小很多。其中,就编码门,测量构造法减少了64*n个物理量子门,6个0编码块以及5个Cat辅助块;隐形传态构造法减少了60*n个物理量子门,辅助块0和C at各减少了5个。
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