基于全局控制的量子纠错
2026年8月6日——Planckian的新研究论文提出了一种超导量子计算架构框架,该架构在全局控制耦合的基础上进行扩展,以消除物理开销并实现纠错。
Planckian的核心论点在于,扩展超导量子计算机规模的最有效路径,是构建能最高效利用多路复用控制线路的处理器,以降低随量子比特数量增长而来的资源开销。该公司认为,全局控制——即同时向多个量子比特广播微波信号——是这种杠杆效应的终极形态,也是唯一一种在传统多路复用技术因纠错需求而达到极限后依然有效的方案。
在早期研究中,该公司已在理论和实验两方面证明,基于全局驱动方案的超导架构可以通过利用常开ZZ相互作用来设计和构建。当多个量子比特共享同一信号时,这些架构借助充当标记且不承载计算信息的辅助量子比特,克服了寻址单个量子比特的困难。但这带来了代价:每个芯片中的物理量子比特开销,以及随之而来的良率与错误率惩罚。此外,它还有一个更为严峻的后果。由于辅助量子比特不受保护计算量子比特的码的保护,纠错需要并行运行另一套独立且成本高昂的流程,且无法在整个设备上统一应用。
这项新研究提出了一种芯片架构框架,该架构仍以全局控制为基础,但完全消除了对辅助量子比特的需求。在其第一种拓扑结构中,量子比特排列成一个均匀环路,两种全局耦合模式负责在环路上传输信息,外加一个可本地寻址的位点。任何量子比特都可以被路由到该位点,任意一对量子比特也可在该位点汇合,这足以实现通用计算。其机制是通过全局控制的可调耦合器诱导原生iSWAP相互作用,并将其编译为在环路中移动信息的SWAP操作。
由于每个物理量子比特现在都是计算量子比特,单一纠错码即可保护整个量子寄存器。该公司识别出一族循环稳定子码,其综合征提取天然地基于环路的全局操作构建,且其物理量子比特数量随码距线性增长,而非二次增长。下一步,该公司将专注于设计一族全新的量子纠错(QEC)码,充分利用全局驱动架构的优势,构建最高效的实用规模量子计算机。


