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量子纠错编码技术是量子通信和量子计算实用化的基础,迄今为止,量子纠错理论日趋完善,几乎所有经典纠错编码方案都已经被移植到量子领域中。基于置信传播算法(BP算法),低密度奇偶校验码(LDPC)以其可逼近信道容量限的特性已成为经典通信中最佳的编码技术之一。作为量子低密度奇偶校验(量子LDPC)码的重要组成部分,量子LDPC码译码算法的研究具有重要的参考价值。
稳定子码是目前量子纠错编码技术应用最普遍的技术,但是一般稳定子码的译码过程较为复杂,由于量子LDPC码使用最普遍的译码技术为置信传播算法(BP算法),算法简易,运行效率高,但是之前研究仅适用于稳定子码中的一个子类CSS量子码,不具有普遍性。本文针对稳定子码特性,在经典LDPC码的置信传播算法(BP算法)基础上,提出了一种适合稳定子译码的BP译码算法,通过数值计算表明,适用范围更具有一般性,并且与传统稳定子码译码方法所获得的译码性能相接近。
其次,由于量子LDPC码固有的简并问题,当稳定子码中的稳定子生成元具有对称性时,常规BP译码无法译码,本文分析了稳定子码产生简并问题的根本原因,并根据此原因研究了两种解决该问题的有效方法,即冻结法和随机扰乱法,通过打破BP算法中置信的对称性使其成功译码,通过数值计算和常规BP译码算法的性能进行比较,验证了改进BP译码算法的可行性以及优越性。