用于二维量子硬件的折叠表面码架构

量子比特穿梭已成为扩展主流量子计算平台(包括半导体自旋、中性原子和囚禁离子量子比特)不可或缺的关键技术,既能减少串扰又可实现控制硬件的更紧密集成。Cai等人(2023年)提出了一种可扩展架构,通过短程穿梭在严格二维器件上实现有效的三维连接。基于量子纠错领域的最新进展,该研究团队证明该架构可在二维硬件上原生实现折叠表面码,将传统表面码格点手术中(d)时间的所有单量子比特逻辑Clifford门和量子比特子集内逻辑CNOT门运行时间缩短至恒定值。研究人员详细阐述了这些操作的实现协议,并证明采用横向S门可使8T-to-CCZ魔术态蒸馏的时空体积较标准二维格点手术方案降低一个数量级以上。最后,该工作提出了一种新型"虚拟堆叠"布局,能更高效利用架构的准三维特性,在这些二维器件上实现高效的多层布线。

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提交arXiv: 2026-01-27 17:29

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