基于贝尔测量的晶格手术:低纠缠代价的模块化容错量子计算
模块化架构是实现量子计算机容错扩展的一种可行方案。通过相对嘈杂的量子链路连接的小型低噪声量子处理器,只要噪声能被限制在接口范围内,就能实现容错运行。由于模块间纠缠态的生成速率和保真度难以与模块内纠缠态媲美,因此寻找最高效的量子链路实现协议至关重要。该研究团队提出了一种表面码格点手术协议,其所有非本地操作均采用贝尔测量。该协议不仅将链路噪声限制在局部范围,所需跨模块门操作数量仅为现有最优方案的一半。为缓解距离缩减的钩状错误,研究人员开发了症状测量轮次间交替门序列的策略,有效防止多个钩状错误与逻辑运算符同时对齐。通过评估分离模块上两个逻辑量子比特生成贝尔态的协议性能,在退极化噪声下的电路级仿真表明:在广泛的链路噪声范围内,该协议在给定纠缠速率下始终展现出更强的逻辑错误抑制能力,在恒定逻辑错误率下可节省40%的纠缠资源。该工作提出的协议设计方法适用于所有需要跨处理器模块执行的量子电路,有望为超越表面码的资源高效模块化量子计算提供发展路线。