连接超导与中性原子平台以实现高效容错量子架构

向容错量子计算时代的过渡暴露了同质量子系统(homogeneous quantum systems)的局限性——没有任何单一量子比特形态能同时实现最佳操作速度、连接性和可扩展性。该工作提出了一种异构量子架构(HQA)的战略性方案,通过融合超导(SC)与中性原子(NA)平台的独特优势,探索出两种基于硬件特性的架构角色分配策略:(1)将延迟敏感的魔术态工厂(MSF)卸载至快速超导器件,同时在可扩展的中性原子阵列上执行计算(该团队将此设计命名为MagicAcc),有效缓解了资源准备瓶颈;(2)开发内存-计算分离(MCSep)范式,利用中性原子阵列实现高密度qLDPC内存存储,并依托超导器件进行快速表面码处理。基于端到端综合成本模型的评估表明,这种原理性异构设计可带来显著性能提升:相较于纯中性原子基准系统平均实现752倍加速,相比纯超导系统则减少超10倍的物理量子比特占用。这些成果为利用跨模态互连优化未来容错量子计算机的时空效率指明了清晰路径。
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提交arXiv: 2026-01-15 07:39

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