基于网络的量子计算:一种面向多小节点分布式容错量子计算的高效设计框架
在容错量子计算中,构建单个逻辑量子比特需要大量物理量子比特,而单个量子节点可能仅能容纳少量逻辑量子比特。这种情况下,分布式容错量子计算(DFTQC)的理念对于利用小规模节点实现大规模量子计算至关重要。然而,针对每个节点仅能存储一至数个逻辑量子比特进行计算的小型节点分布式系统设计,目前尚未得到充分探索。该研究团队在本文中提出基于网络的量子计算(NBQC)方法,旨在利用众多小型节点高效实现分布式容错量子计算。NBQC的核心思想是让计算数据在网络中持续流动,同时保持与其他节点的连接性。数值模拟表明,对于实际基准任务,该方法比基于电路的策略具有更短执行时间,且比基于测量的量子计算需要更少的节点资源。此外,若能根据量子程序结构(如峰值访问频率)定制网络配置,节点数量可大幅减少。因此,该工作为利用众多小型容错节点的冗余性设计DFTQC架构奠定了基础。
量科快讯
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