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Fault-Tolerant Quantum Input/Output
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AI
DOI：10.1109/tit.2026.3672442.png)
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摘要
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容错计算的常见场景关注的是计算经典函数的量子算法的容错实现，例如用于因式分解的Shor算法。具体来说，这意味着量子算法的输入和输出是经典的。与独立的单核量子计算机相比，在许多分布式场景中，量子信息可能需要从一个量子信息处理系统传递到另一个系统，可能通过噪声水平高于容错阈值的噪声量子通信信道。在这种情况下，量子信息处理设备将具有量子输入、量子输出或两者兼有，它们之间传递量子比特。在[Kitaev, 1997]的容错框架下，我们证明任何具有量子输入和输出的量子电路都可以转换为一个容错电路，该电路产生带有在输入和输出处应用受控噪声的理想电路。该框架允许直接组合这些陈述，从而实现多样化的未来应用。我们用一个具体的应用来说明这一点，即通过具有故障编码和译码操作的噪声信道进行通信[Christandl and M & uuml;ller-Hermes, 2024]。对于具有线性最小距离的通信码，我们为一般噪声（包括相干错误）构造了容错编码器和译码器。对于较弱的局部随机噪声标准模型，我们为任何能够纠正恒定比例随机错误的通信码获得了容错编码器和译码器。
Keyword:
Fault tolerance
quantum in-put/output
quantum circuit
quantum channels
quantum communication
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