Quantum error correction codes (QECC) are a key component for realizing the potential of quantum computing. QECC, as its classical counterpart (ECC), enables the reduction of error rates, by distributing quantum logical information across redundant physical qubits, such that errors can be detected and corrected. In this work, we efficiently train novel deep quantum error decoders. We resolve the quantum measurement collapse by augmenting syndrome decoding to predict an initial estimate of the system noise, which is then refined iteratively through a deep neural network. The logical error rates calculated over finite fields are directly optimized via a differentiable objective, enabling efficient decoding under the constraints imposed by the code. Finally, our architecture is extended to support faulty syndrome measurement, to allow efficient decoding over repeated syndrome sampling. The proposed method demonstrates the power of neural decoders for QECC by achieving state-of-the-art accuracy, outperforming, for a broad range of topological codes, the existing neural and classical decoders, which are often computationally prohibitive.


翻译:量子错误校正代码(QECC)是实现量子计算潜力的一个关键组成部分。 QECC是其古典对应方(ECC),它通过将量子逻辑信息分布在多余的物理二次比特之间,从而能够减少误差率,从而可以检测和纠正错误。 在这项工作中,我们高效地培训新的深量量误差解码器。我们通过增加综合症解码来解决量测量崩溃问题,从而预测系统噪音的初步估计,然后通过深神经网络进行迭接的完善。 计算在有限领域的逻辑误差率通过一个不同的目标直接优化,使得在代码规定的限制下能够有效地解码。 最后,我们的架构扩展到支持缺陷综合症的测量,从而允许对重复的综合症取样进行有效的解码。 拟议的方法显示了QECC的神经解码器的力量,通过实现最先进的精确度,超过功能,对于广泛的表层代码,即现有的神经和古典解码,往往在计算上令人窒息。

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