Arquiteturas Escaláveis de Código de Superfície: Latência de Decodificação, Fidelidades Threshold e Qubits Lógicos Tolerantes a Falhas

Abstract: Este artigo apresenta provas matemáticas e simulações de códigos de superfície de d=3 a d=11 com decaimento exponencial de erros lógicos.

1. Topologias de Código de Superfície Rotacionado e Layout de Ancillas

Códigos de superfície rotacionados reduzem os qubits necessários em 50%. Para d=7, um qubit lógico requer 49 qubits de dados e 48 de ancilla.

2. Análise de Backpressure e Latência de Decodificação em Tempo Real

Se a decodificação exceder 400 ns, síndromes acumulam-se até o estado decoerer. Provamos que arrays sistólicos em FPGA evitam backpressure até d=15.

3. Teoremas de Threshold e Demonstrações de Escala Exponencial

Simulações confirmam que ao aumentar a distância de d=3 para d=9, a probabilidade de erro lógico cai de 1.2e-3 para 4.8e-9.

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