量子科技中心_量科网

量子计算实验在展示量子纠错关键组件方面取得显著进展，这是实现可扩展量子计算的前提条件。尽管该研究团队预计能执行百万次可靠量子操作的早期容错量子硬件即将问世，但制备低噪声“魔法资源态”的成本仍是重大挑战。近期提出的基于时空高效模拟旋转（STAR）方法的部分容错架构，试图通过后选择技术制备低噪声小角度魔法态来解决这一难题。然而其物理实施方案假设了固定的量子比特连接性，导致实施成本接近主流的完全容错方案。 该工作在此提出横向STAR架构，并与中性原子量子硬件进行协同设计，从而在逻辑布局、时间和空间开销上实现显著节约。通过电路级模拟，研究人员推导出基于表面码的横向STAR组件的逻辑噪声模型，并验证其可组合性。在极限情况下，该架构可高效模拟总模拟体积超过600的局部哈密顿量，实现这一目标需要约10,000个物理量子比特（物理错误率为10^-3），这相当于完全容错计算需要超过10^6-10^7个T门操作。最后，该团队将横向STAR架构扩展至高比率量子码，证明如何利用有限组高度并行的横向克利福德门和广义小角度魔法态注入来实现有效量子模拟。该研究预计这种协同设计的横向STAR架构可大幅降低百万量子操作规模早期容错量子模拟所需的物理资源。