2025年理论物理所重要科研进展系列（七）：基于统计物理的量子纠错码严格解码方法

本文介绍了中国科学院理论物理研究所张潘研究员及其合作者在量子纠错码解码方法上的重要突破。研究背景是量子计算因噪声干扰难以实现高精度计算，量子纠错是连接硬件与算法的核心桥梁。研究目的是解决现有解码算法MWPM非理论最优的问题，提出严格最优的解码方法。研究团队利用统计物理中伊辛模型的严格解，提出名为“Planar”的解码算法，首次实现了在电路级噪声下重复码的严格最优解码，并精确求解了电路噪声下重复码的纠错阈值。该方法应用于谷歌的实验数据和量子院的超导量子芯片实验，获得了比经典MWPM算法更低的逻辑错误率，并指出谷歌实验中至少有四分之一的错误源自解码算法本身。研究结论表明，Planar方法不仅解码精度高，计算速度也非常快，具有普适性，可应用于所有最大似然解码问题可映射为平面图自旋玻璃模型的量子纠错码体系。