在量子计算领域，保护量子信息免受错误影响一直是实现实用量子计算机的核心挑战。近期，来自Xanadu量子技术公司的Arthur Pesah、Austin K. Daniel、Ilan Tzitrin及其团队，与伦敦大学学院和理论物理前沿研究所等机构的合作，提出了一种全新的数学框架，旨在通过时空编码（spacetime codes）实现量子错误纠正的动态过程。
这一研究的关键在于引入了“代码手术”这一概念，团队通过局部修改代码结构，能够在不损害已编码量子信息的情况下，进行逻辑操作。研究人员展示了如何使用这些变换高效地执行逻辑量子比特旋转和受控非门（CNOT）门，显著降低了容错计算所需的资源，开启了实用量子计算的新路径。
时空编码为电路级错误纠正提供了自然框架，研究团队通过链复形（chain complexes）和链映射（chain maps）构建模型，揭示了稳定器码、量子电路和解码问题之间的关联。此框架不仅能够表征电路的特性，还能有效地识别两种时空编码的等效性，确保编码量子比特数量、容错距离和解码过程得以保持。
回顾量子错误纠正的历史，Steane、Laflamme和Shor等人的早期研究奠定了这一领域的基础，随后，Calderbank和Shor等人开发了CSS码，而Raussendorf和Briegel引入了一种基于测量的量子计算方法。当前，研究者们的关注点逐渐转向拓扑编码和表面编码，这些被认为是大规模量子计算最有前景的方法。
新提出的时空编码框架，不仅扩展了传统稳定器码的构建方式，还能够从更广泛的量子错误纠正方案和逻辑操作中生成强大的簇态（cluster states），为基于测量的量子计算奠定了基础。这一进展标志着在构建强大且可扩展的量子技术方面迈出了重要一步，可能会对未来的量子计算产生深远影响。
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