适用于早期容错量子算法的表面码量子比特流体分配(FLASQ)成本模型

整体资源估算对于指导容错量子算法及其运行计算机的开发至关重要,这一点在研究人员聚焦于高度受限的早期容错设备时尤为突出。目前多数针对早期容错优化算法的尝试仅关注简单指标(如电路深度或T门数量),这些指标既无法捕捉克利福德操作与路由带来的关键时空开销,也忽视了核心优化机会。该研究团队提出专为二维表面码架构设计的“流体化表面码量子比特分配”(FLASQ)成本模型,该模型通过假设辅助比特的时空资源可动态重组来抽象化路由复杂性,既能实现时空体积的可计算估算,又能保留简单方法所忽略的重要细节。同时,该模型严格遵循电路测量深度与处理器响应时间的硬件约束条件。应用FLASQ分析标准二维晶格模型模拟成本时发现:现代技术进展(如魔法态培育技术、量子纠错与缓释技术的结合)使得该任务所需时空资源较先前估算降低了一个数量级。针对并行旋转合成的汉明权重相位法分析则表明,尽管其T门数量较低,但二维布局约束与额外辅助比特产生的开销将使其难以在早期容错阶段体现优势。该工作期望FLASQ成本模型能帮助算法设计者在不需精通量子纠错的条件下,使早期容错算法设计更贴合实际硬件实现成本。

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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-11-11 17:41

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