在慢速互连下的分布式量子计算优势

分布式量子计算的主要瓶颈在于量子处理器(QPUs)之间产生纠缠态的速率。该工作证明,通过低速互连的多个QPU可超越单QPU构成的整体架构。研究团队采用以下假设构建分布式量子计算模型:(1)每个QPU仅与另外两个QPU相连;(2)每条链路每次仅产生一对贝尔态;(3)贝尔态生成时间τₑ是门操作时间的若干倍。该团队提出了遵循这些约束条件的分布式CliNR部分纠错方案,并通过电路级仿真表明:即使纠缠生成时间τₑ长达门操作时间的五倍,分布式CliNR在随机Clifford电路实现中,仍能同时获得比直接实现和整体式CliNR实现更低的逻辑错误率与更短的电路深度。在渐进状态下,研究人员放宽假设(2)并证明:当并行产生O(t/ln t)对贝尔态时(t为QPU数量),无论每个QPU的量子比特数量如何,均可避免分布式CliNR出现停滞。这展现了分布式CliNR在近期多QPU设备中的应用潜力。此外,该团队构想基于Bouland-Fitzsimons-Koh共轭Clifford电路的分布式量子优越性实验,该实验将通过分布式CliNR实现。

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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-12-11 14:39

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