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量子Turbo乘积码

肖海林 欧阳缮 谢武

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量子Turbo乘积码

肖海林, 欧阳缮, 谢武

Quantum turbo product codes

Xiao Hai-Lin, Ouyang Shan, Xie Wu
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  • 量子通信是经典通信和量子力学相结合的一门新兴交叉学科.量子纠错编码是实现量子通信的关键技术之一.构造量子纠错编码的主要方法是借鉴经典纠错编码技术,许多经典的编码技术在量子领域中都可以找到其对应的编码方法.针对经典纠错码中最好码之一的Turbo乘积码,提出一种以新构造的CSS型量子卷积码为稳定子码的量子Turbo乘积码.首先,运用群的理论及稳定子码的基本原理构造出新的CSS型量子卷积码稳定子码生成元,并描述了其编码网络.接着,利用量子置换SWAP门定义推导出量子Turbo乘积码的交织编码矩阵.最后,推导出量子Turbo乘积码的译码迹距离与经典Turbo乘积码的译码距离的对应关系,并提出量子Turbo乘积码的编译码实现方案.这种编译码方法具有高度结构化,设计思路简单,网络易于实施的特点.
    Quantum communication is a growing interdisciplinary field which combines classical communications and quantum mechanics. Quantum error correction coding is one of the key techniques in quantum communication. Nearly all of the classical error correction coding schemes have been transplanted to the domain of quantum communication, and the quantum counterparts of classical error correction coding techniques have been found. Based on the classical turbo product codes (TPCs) which is one of the most outstanding schemes in classical coding region, a new structure of the CSS-type quantum convolutional codes (QCC) as stabilizer sub-code of the quantum turbo product codes (QTPC) is presented. Firstly, CSS-type QCC stabilizer generator is constructed with the help of group theory and the basic principle of stabilizer coders, and the corresponding networks are described. Secondly, the interleaved coded matrix of the QTPC is obtained by quantum permutation SWAP gate definition. Finally, the corresponding relation between the quantum trace distance of QTPC decoding and the distance of classical TPCs decoding is obtained, and the scheme of QTPCs coding and decoding is completed. The coding and decoding of QTPCs have a highly regular structure and a simple design idea, and the networks are easy to realize.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:60972084)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2008CB317109)和广西科学基金(批准号:桂科自0991241)资助的课题.
    [1]

    Bennett C H 1992 Phys. Rev. Lett. 68 3124

    [2]

    Xiao H L, Ouyang S, Nie Z P 2009 Acta Phys. Sin. 58 3685 (in Chinese) [肖海林、欧阳缮、聂在平 2009 物理学报 58 3685]

    [3]

    Xiao H L, Ouyang S, Nie Z P 2009 Acta Phys. Sin. 58 6779 (in Chinese) [肖海林、欧阳缮、聂在平 2009 物理学报 58 6779]

    [4]

    Kremsky I, Hsieh M H, Brun T A 2008 Phys. Rev. A 78 012341

    [5]

    Shor P W 1995 Phys. Rev. A 52 2493

    [6]

    Calderbank A R, Shor P W 1996 Phys. Rev. A 54 1098

    [7]

    Dave B 2008 Phys. Rev. A 78 042324

    [8]

    Gottesman D 1996 Phys. Rev. A 54 1862

    [9]

    Alexei A, Emanuel K 2001 IEEE Trans. Inf. Theory 47 3065

    [10]

    Ashikhim A, Litsyn S, Tsfasman M 2001 IEEE Trans. Inf. Theory 47 1206

    [11]

    David J C, Mitchison G, McFadden P L 2004 IEEE Trans. Inf. Theory 50 2315

    [12]

    Xing L Z, Li Z, Bao B M, Wang X M 2008 Acta Phys. Sin. 57 4695 (in Chinese) [邢莉娟、李 卓、白宝明、王新梅 2008 物理学报 57 4695]

    [13]

    Yue K F, Zhao S M, Li M M 2008 Journal of Nanjing University of Posts and Telecomm 28 44 (in Chinese) [岳克峰、赵生妹、李苗苗 2008 南京邮电大学学报 28 44]

    [14]

    Djordjevic I B 2009 IEEE Photonics Technology Lett. 21 842

    [15]

    Vucetic B, Li Y H, Perez L C, Jiang F 2007 IEEE Proc. 95 1323

    [16]

    Huebner A, Zigangirov K S, Costello D J 2008 IEEE Trans. Inf. Theory 54 3024

    [17]

    Liese F, Vajda I 2006 IEEE Trans. Inf. Theory 52 4394

    [18]

    Chen G T, Cao L, Yu Lun, Chen C W 2009 IEEE Trans. Comm. 57 307

    [19]

    Xu C L, Liang Y C, Leon W S 2008 IEEE Trans. Wire. Comm. 7 43

    [20]

    Calderbank A R, Shor P W 1996 Phys. Rev. A 54 1098

    [21]

    Steane A M 1999 IEEE Trans. Inf. Theory 45 2492

    [22]

    Fletcher A S, Shor P W, Win M Z 2008 IEEE Trans. Inf. Theory 54 5705

    [23]

    Zhang Q, Tang C J, Gao F 2002 Acta Phys. Sin. 51 15 (in Chinese) [张 权、唐朝京、高 峰 2002 物理学报 51 15]

    [24]

    Jaromir F 2009 Phys. Rev. A 79 012330

    [25]

    Heng F, Vwani R, Thomas S 2005 Phys. Rev. A 72 052323

    [26]

    Zhang Q, Zhang E Y, Tang C J 2002 Acta Phys. Sin. 51 1676 (in Chinese) [张 权、张尔杨、唐朝京 2002 物理学报 51 1676]

    [27]

    Tetsufumi T, Liu Y X, Hu X D, Franco N 2009 Phys. Rev. Lett. 102 100501

    [28]

    Zhang M, Dai H Y, Xi Z R, Xie H W, Hu D W 2007 Phys. Rev. A 76 042335

  • [1]

    Bennett C H 1992 Phys. Rev. Lett. 68 3124

    [2]

    Xiao H L, Ouyang S, Nie Z P 2009 Acta Phys. Sin. 58 3685 (in Chinese) [肖海林、欧阳缮、聂在平 2009 物理学报 58 3685]

    [3]

    Xiao H L, Ouyang S, Nie Z P 2009 Acta Phys. Sin. 58 6779 (in Chinese) [肖海林、欧阳缮、聂在平 2009 物理学报 58 6779]

    [4]

    Kremsky I, Hsieh M H, Brun T A 2008 Phys. Rev. A 78 012341

    [5]

    Shor P W 1995 Phys. Rev. A 52 2493

    [6]

    Calderbank A R, Shor P W 1996 Phys. Rev. A 54 1098

    [7]

    Dave B 2008 Phys. Rev. A 78 042324

    [8]

    Gottesman D 1996 Phys. Rev. A 54 1862

    [9]

    Alexei A, Emanuel K 2001 IEEE Trans. Inf. Theory 47 3065

    [10]

    Ashikhim A, Litsyn S, Tsfasman M 2001 IEEE Trans. Inf. Theory 47 1206

    [11]

    David J C, Mitchison G, McFadden P L 2004 IEEE Trans. Inf. Theory 50 2315

    [12]

    Xing L Z, Li Z, Bao B M, Wang X M 2008 Acta Phys. Sin. 57 4695 (in Chinese) [邢莉娟、李 卓、白宝明、王新梅 2008 物理学报 57 4695]

    [13]

    Yue K F, Zhao S M, Li M M 2008 Journal of Nanjing University of Posts and Telecomm 28 44 (in Chinese) [岳克峰、赵生妹、李苗苗 2008 南京邮电大学学报 28 44]

    [14]

    Djordjevic I B 2009 IEEE Photonics Technology Lett. 21 842

    [15]

    Vucetic B, Li Y H, Perez L C, Jiang F 2007 IEEE Proc. 95 1323

    [16]

    Huebner A, Zigangirov K S, Costello D J 2008 IEEE Trans. Inf. Theory 54 3024

    [17]

    Liese F, Vajda I 2006 IEEE Trans. Inf. Theory 52 4394

    [18]

    Chen G T, Cao L, Yu Lun, Chen C W 2009 IEEE Trans. Comm. 57 307

    [19]

    Xu C L, Liang Y C, Leon W S 2008 IEEE Trans. Wire. Comm. 7 43

    [20]

    Calderbank A R, Shor P W 1996 Phys. Rev. A 54 1098

    [21]

    Steane A M 1999 IEEE Trans. Inf. Theory 45 2492

    [22]

    Fletcher A S, Shor P W, Win M Z 2008 IEEE Trans. Inf. Theory 54 5705

    [23]

    Zhang Q, Tang C J, Gao F 2002 Acta Phys. Sin. 51 15 (in Chinese) [张 权、唐朝京、高 峰 2002 物理学报 51 15]

    [24]

    Jaromir F 2009 Phys. Rev. A 79 012330

    [25]

    Heng F, Vwani R, Thomas S 2005 Phys. Rev. A 72 052323

    [26]

    Zhang Q, Zhang E Y, Tang C J 2002 Acta Phys. Sin. 51 1676 (in Chinese) [张 权、张尔杨、唐朝京 2002 物理学报 51 1676]

    [27]

    Tetsufumi T, Liu Y X, Hu X D, Franco N 2009 Phys. Rev. Lett. 102 100501

    [28]

    Zhang M, Dai H Y, Xi Z R, Xie H W, Hu D W 2007 Phys. Rev. A 76 042335

  • [1] 范桁. 量子计算纠错取得突破性进展. 物理学报, 2023, 72(7): 070303. doi: 10.7498/aps.72.20230330
    [2] 王美红, 郝树宏, 秦忠忠, 苏晓龙. 连续变量量子计算和量子纠错研究进展. 物理学报, 2022, 71(16): 160305. doi: 10.7498/aps.71.20220635
    [3] 陈子杰, 潘啸轩, 华子越, 王韦婷, 马雨玮, 李明, 邹旭波, 孙麓岩, 邹长铃. 基于超导量子系统的量子纠错研究进展. 物理学报, 2022, 71(24): 240305. doi: 10.7498/aps.71.20221824
    [4] 周新隆, 祝玉鹏, 杨栋宇, 张峻浩, 卢哲, 王华英, 董昭, 柯常军, 史祎诗. 基于视觉密码与QR码的光学脆弱水印. 物理学报, 2021, 70(24): 244201. doi: 10.7498/aps.70.20210964
    [5] 陈新, 霍力, 娄采云, 王强, 余文科, 姜向宇, 赵之玺, 章恩耀. 100Gb/s归零码信号的2R再生. 物理学报, 2016, 65(5): 054208. doi: 10.7498/aps.65.054208
    [6] 生雪莉, 芦嘉, 凌青, 徐江, 董伟佳. 多基地空时码探测信号设计及时反相关检测技术. 物理学报, 2014, 63(5): 054303. doi: 10.7498/aps.63.054303
    [7] 何成兵, 黄建国, 孟庆微, 张群飞, 史文涛. 基于扩频码的单载波迭代频域均衡水声通信. 物理学报, 2013, 62(23): 234301. doi: 10.7498/aps.62.234301
    [8] 赵峰. 单向量子密钥纠错协议的纠错性能仿真分析. 物理学报, 2013, 62(20): 200303. doi: 10.7498/aps.62.200303
    [9] 李卓, 邢莉娟. 差错基、量子码与群代数. 物理学报, 2013, 62(13): 130306. doi: 10.7498/aps.62.130306
    [10] 胡文, 李俊平, 张弓, 刘文波, 赵广浩. 自调频混沌系统及其调频码耦合同步. 物理学报, 2012, 61(1): 010504. doi: 10.7498/aps.61.010504
    [11] 王云江, 白宝明, 彭进业, 王新梅. 针对X-Z型Pauli信道的量子稀疏图码的反馈式和积译码算法. 物理学报, 2011, 60(3): 030306. doi: 10.7498/aps.60.030306
    [12] 肖芳英, 陈汉武. 量子稳定子码的差错纠正与译码网络构建. 物理学报, 2011, 60(8): 080303. doi: 10.7498/aps.60.080303
    [13] 王云江, 白宝明, 王新梅. 量子稀疏图码的反馈式迭代译码. 物理学报, 2010, 59(11): 7591-7595. doi: 10.7498/aps.59.7591
    [14] 汪大林, 孙军强, 王 健. 基于周期极化反转铌酸锂光波导高速非归零码到归零码的转换. 物理学报, 2008, 57(1): 252-259. doi: 10.7498/aps.57.252
    [15] 李 卓, 邢莉娟. 量子Generalized Reed-Solomon码. 物理学报, 2008, 57(1): 28-30. doi: 10.7498/aps.57.28
    [16] 邢莉娟, 李 卓, 白宝明, 王新梅. 量子卷积码的编译码方法. 物理学报, 2008, 57(8): 4695-4699. doi: 10.7498/aps.57.4695
    [17] 李 卓, 邢莉娟. 一类基于级联结构的量子好码. 物理学报, 2007, 56(10): 5602-5606. doi: 10.7498/aps.56.5602
    [18] 陈 勇, 刘 艳, 曹继红, 谭中伟, 简水生. 光栅不理想特性对不同调制码型的光传输系统的影响. 物理学报, 2006, 55(10): 5288-5293. doi: 10.7498/aps.55.5288
    [19] 张权, 唐朝京, 张森强. B92量子密钥分配协议的变形及其无条件安全性证明. 物理学报, 2002, 51(7): 1439-1447. doi: 10.7498/aps.51.1439
    [20] 张权, 唐朝京, 高峰. 量子Turbo码. 物理学报, 2002, 51(1): 15-20. doi: 10.7498/aps.51.15
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-12-28
  • 修回日期:  2010-05-29
  • 刊出日期:  2011-01-05

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