低开销平面容错量子计算

容错量子计算的核心在于架构设计需同时兼顾高编码率与实际可实施性。量子低密度奇偶校验(qLDPC)码(包括双变量自行车码)虽能显著降低量子比特开销,但其逻辑操作在平面硬件约束下仍面临关键挑战。本研究提出“代码工艺”框架,通过局部变形操作(拉伸、切割与着色)在二维平移不变的量子比特晶格上实现平面双变量自行车码的容错逻辑操作设计。通过数值优化编码距离验证容错性,并证明包括受控非门、状态传输和泡利测量在内的逻辑操作均可高效实施,从而构建独立可寻址的逻辑量子比特网络。 该研究进一步表明:仅需将一个双变量自行车码逻辑量子比特与表面码模块耦合,即可实现通用量子计算。本方案融合了qLDPC码的高编码效率与几何局域性优势,为容错量子计算提供了兼具实用性与资源高效性的实现路径。

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