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¿Qué es el "código" en "tóricas de código"?

Cuando escuché por primera vez a la gente hablar sobre el uso de Kitaev del tóricas de código para hacer topológica de la computación cuántica, yo estaba pensando en cómo muchas líneas no las tóricas de código. Entonces me dijeron que el "código" realmente representa estados cuánticos. Más tarde comprendí que el "código" es el degenerado suelo subespacio de un aumento de Hamilton. Pero luego me fue corregido por la gente de la información cuántica, quien señaló que el código es un subespacio del espacio de Hilbert de un sistema cuántico, pero el código es también más de un subespacio.

Así que ahora me estoy preguntando ¿qué es el "código"?

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Bogdan Gusiev Puntos 94

Permítanme tratar de darle la respuesta en la cantidad justa de generalidad. Un quantum de código es sólo una manera corta de decir un quantum de corrección de errores de código. Se trata de un especial de la incrustación de un vector en el espacio dentro de otro más grande que aquel que satisface algunas propiedades adicionales. Si empezamos con un espacio de Hilbert $H$, un código es una descomposición en $H = (A \otimes B) \oplus C$. El quantum de la información está codificada en el sistema de $A$. En el caso de que $B$ es trivial, entonces, de hecho, esto es sólo un subespacio de $H$. Al $B$ es trivial, nos dicen que llame a un subsistema de código. Vamos a especializarse para el caso de $n$ qubits, por lo que el $H = (\mathbb{C}^2)^{\otimes n}$, y es más fácil imaginar que las dimensiones de $A$, $B$, y $C$ son todas las potencias de 2, aunque, por supuesto, esta discusión podría ser generalizado.

Deje $P$ ser el proyector ortogonal en $A\otimes B$, y deje $\mathcal{E}$ ser arbitraria cuántica canal, es decir, una buena traza de preservar lineal mapa. Decimos que $\mathcal{E}$ es recuperable si existe otra cuántica de canal $\mathcal{R}$ tal que para todos los estados $\rho_A \otimes \rho_B$, tenemos $$\mathcal{R}\circ\mathcal{E}(\rho_A \otimes \rho_B) = \rho_A \otimes \rho'_B,$$ donde $\rho'_B$ es arbitrario. Esto nos dice que para cualquier estado que se apoya en $A\otimes B$ e inicialmente es separable, podemos revertir los efectos de la $\mathcal{E}$ hasta un cambio en el sistema de $B$.

Afortunadamente, hay más sencillo condiciones equivalentes a las que uno puede comprobar en su lugar. Por ejemplo, un equivalente condición puede ser expresada en términos de la Kraus operadores de $E_j$ para el canal $\mathcal{E}$. El subsistema $A$ es corregible por $\mathcal{E}(\rho) = \sum_j E_j \rho E_j^\dagger$ si sólo si para todos los $i,j$, existe un $g^{ij}_B$ sobre el subsistema $B$ tal que $$ P E_i^\dagger E_j P = 1\hspace{-3pt}\mathrm{l}_A \otimes g^{ij}_B.$$ Se puede interpretar esta condición, como diciendo que no hay error de proceso asociado a la canal, $\mathcal{E}$ puede obtener información sobre el subsistema de $A$.

Considere la posibilidad de error de canales, los cuales constan de Kraus operadores que, cuando se expande en la Pauli, sólo tienen apoyo en la mayoría de los $d$ de la $n$ qubits en nuestro espacio de Hilbert. Si cada uno de esos canales es corregible para el subsistema $A$, entonces se dice que nuestro código tiene distancia $d$. El más grande de $d$ se llama la distancia de el código. Para el tóricas de código, este es el lineal del tamaño de la red.

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Nathan Feger Puntos 7675

En términos generales, un "código" en la información cuántica es una colección de "codewords". Uno toma una (relativamente grande) número de física qubits y considera que sólo un número limitado de estados (es decir, una baja dimensión del subespacio) de la plena espacio de Hilbert (formalmente, el código es el subespacio). Para el estabilizador de códigos, todos estos estados son estados fundamentales de algunos aislados de hamilton. Porque hay una buena cantidad de redundancia, el sistema es más robusto frente a errores y la decoherencia.

Tal vez el ejemplo más claro sería la repetición de código. Dicen que usted tiene seis qubits, pero se limita a la subespacio generado por $$\{|000,000\rangle,|000,111\rangle,|111,000\rangle,|111,111\rangle\}.$$ Se puede entonces pensar en estas largas combinaciones como "codewords" para los estados lógicos $$\{|00\rangle,|01\rangle,|10\rangle,|11\rangle\},$$ pero aún así, pueden ser reconocidos si alguna qubit sufre algún error.

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