表面码纠错只算真正出错的点:稀疏解码器在SI1000噪声下把逻辑错误率最多压低49%
核心概要
表面码纠错解码器此前无论实际错误多少,都要处理整张
表面码纠错解码器此前无论实际错误多少,都要处理整张
表面码解码不再把整张综合征阵列送进神经网络,而是只取真正被触发的探测事件。 此前的稠密神经解码器每一步都处理大小为 的完整综合征,与实际发生了多少错误无关。 在SI1000噪声、、R=120下测得探测事件密度为2.83%–3.22%(d=3–7),即绝大多数条目为零。
每个被触发的探测事件被写成一条13维特征,整串事件按时间与稳定子序号排序后一次送入Mamba骨干。 Mamba选择性状态空间模型是一种按序列顺序线性扫过输入的骨干网络,这里不再按测量轮次逐步推进隐藏状态。 在Google Sycamore公开实验数据上,集成模型在d=3和d=5的平均每轮逻辑错误率为和,与稠密Mamba解码器报告的和相当或略优。
速度优势随码距增大而扩大,因为前向计算量只随活跃缺陷数k增长。 近最大似然解码器Tesseract和Belief Matching的代价随探测器图规模增长,在SI1000噪声下需要毫秒级时间。 在单块H200 NVL上,SMD相对Tesseract的加速从d=3的95倍升到d=7的467倍,相对Belief Matching为232倍到463倍。
评估覆盖旋转表面码在去极化、均匀电路级、SI1000三类合成噪声以及Google Sycamore公开实验数据上的表现,SI1000实验限于d≤7、R=120。所有结果在商用NVIDIA GPU上取得,SI1000测速用单块H200 NVL,均匀电路级测速用RTX 4090。作者指出,把O(k)扩展与面向硬件的流式解码结合,是把稀疏神经解码推进到亚微秒量级的方向。
在SI1000噪声下,d=7的单模型与MWPM基本持平(比值0.99),三检查点集成带来的16%改进落在约±24%的相对95%置信区间内。d=5在短轮次(r≤25)时SMD不如MWPM,d=7在训练范围之外的r=140时比值升到1.40。单次推理(批大小为1)需4–12毫秒,主要受GPU内核启动开销限制,与超导量子比特约1微秒的周期预算不兼容。