Где мы помещаем код исправления ошибок в квантовую схему?

Прежде всего: я новичок в квантовых вычислениях.

Я хотел бы иметь ресурс (или ответ, если он не сложный), объясняющий, где мы помещаем коды исправления ошибок в квантовую схему.

На самом деле, я знаю, что у нас могут быть разные возможные ошибки (смена битов, смена фазы и т. Д.), И у нас есть алгоритм для их исправления. Но я хотел бы знать, есть ли какие-то стратегии, в которые мы помещаем алгоритм исправления ошибок. После каждого гейта задействован основной алгоритм? Есть ли более разумная стратегия, чтобы сделать единственную коррекцию для набора ворот?

Если ответ «сложный», я хотел бы иметь ресурс, чтобы узнать все это (я нахожу много вещей для кода исправления ошибок, но я не нашел ничего о том, где мы должны делать исправление).

Исходя из вашего вопроса, я думаю, что вы не искали правильный термин. Коды исправления ошибок - это методы для обнаружения и исправления возможных ошибок, которые возникают в кубитах из-за эффекта декогеренции.

Термин отказоустойчивые квантовые вычисления относится к парадигме квантовых устройств, которые работают эффективно, даже когда его элементарные компоненты несовершенны, а искомые коды исправления ошибок являются основой для создания такого рода вычислений. Я призываю вас самостоятельно искать информацию, касающуюся отказоустойчивости, поскольку это довольно большая область в квантовых вычислениях. Однако я настоятельно рекомендую вам текст « Отказоустойчивые квантовые вычисления» от Preskill. В такой статье автор действительно начинает говорить о кодах исправления ошибок, но впоследствии углубляется в концепцию отказоустойчивости, и я думаю, что это решит большую часть ваших сомнений по поводу темы.

В отказоустойчивых квантовых вычислениях мы делаем различие между физическими кубитами и логическими кубитами.

$n$$n$

Физические кубиты - это те, которые действительно существуют, и они шумные. Это то, что мы используем для создания логических кубитов, но для создания одного логического кубита обычно требуется много физических кубитов. Это связано с большой избыточностью, необходимой для обнаружения и исправления ошибок.

Проектирование реального кода, выполняемого на физических кубитах, будет происходить послойно. Инженер-программист по квантовой коррекции ошибок спроектирует логические кубиты, написав программу, необходимую для реализации кода с квантовой коррекцией ошибок. Для каждой операции, которая может понадобиться кому-то в алгоритме, они разработают версию, совместимую с исправлением ошибок, которая выполняет операцию над логическими кубитами таким образом, чтобы ее недостатки могли быть обнаружены и исправлены.

Затем придет программист и напишет свою программу. Им вообще не нужно будет думать о физических кубитах или исправлении ошибок.

Наконец, компилятор объединит все, чтобы создать отказоустойчивую версию программы для работы на физических кубитах. Это не будет похоже на то, что было написано программистом. Это не будет выглядеть как постоянное чередование вещей, написанных программистом, с последующим исправлением ошибок, чтобы очистить его. Он почти полностью будет иметь дело только с обнаружением и исправлением постоянно возникающих ошибок, с небольшими возмущениями для реализации алгоритма.

В качестве справки, я думаю, лучше всего порекомендовать что-нибудь, объясняющее, как операции над логическими кубитами реализованы на физических кубитах с помощью кода с исправлением ошибок. Одна из моих собственных работ делает эту работу, объясняя это для различных способов получения логических операций в поверхностном коде. Он также имеет ссылки на многие работы других в той же области.