量子科技中心_量科网

随着量子硬件向容错操作迈进，一个被称为“早期容错量子计算”（EFTQC）的中间阶段正在形成，此时部分纠错技术已能支持有意义的运算。在该阶段，量子处理器规模与运算深度的可扩展性成为决定其性能上限的关键因素。该研究通过量子相位估计算法（QPE）模拟开壳层催化系统，探究有限可扩展性对资源需求的影响。分析比较了两种典型可扩展性模型下以保真度或运算速度为特征的不同硬件架构类型。研究发现：有限可扩展性虽会增加量子比特和运行时间的需求，但整体计算复杂度仍保持不变；高保真架构只需更低的最小可扩展性即可解决同等规模问题，且该效应基本不受所选扩展模型影响。通过扩展该框架，研究人员在有限可扩展条件下评估了表面码与量子低密度奇偶校验（LDPC）容错方案下各类硬件与代码配置的运行时竞争力。结果表明：在特定运行区间内，高保真架构即使门操作速度较慢仍具竞争优势；LDPC编码通过降低时空开销进一步扩大了这一优势区间。这些发现共同揭示了可扩展性在量化性能指标和指导下一代量子硬件设计中的核心作用。持续提升架构可扩展性，对于将量子计算拓展至更复杂的科学和工业应用具有重要意义。