容错执行纠错量子算法

将量子算法扩展到解决科学和工业领域的高影响力问题需要量子纠错与容错技术。尽管在实验实现纠错基础操作方面已取得进展,但完全基于容错(FT)组件端到端执行逻辑量子算法仍未被实现。该研究团队利用[[7,1,3]] Steane码,在Quantinuum H2和Helios离子阱量子处理器上展示了量子近似优化算法(QAOA)及应用于泊松方程的Harrow-Hassidim-Lloyd(HHL)算法的容错纠错执行过程。对于5和6个逻辑量子位的QAOA电路,研究表明:尽管物理电路复杂度增加,但通过增加QAOA层数及用于近似逻辑旋转的T门数量仍能提升性能。团队还发现,包含8个逻辑量子位和9个逻辑T门的QAOA电路与未编码电路表现相当。在运行的最大规模QAOA电路中(含12个逻辑量子位/97个物理量子位及2132个物理双量子门),仍观测到优于随机的结果。关键突破在于:通过添加主动量子纠错周期及提高状态制备子程序的"重复直至成功"上限,可提升算法性能,从而验证了可扩展容错量子计算的核心能力。这些成果得益于保真度达~2.6(4)×10⁻³的容错逻辑T门实现方案,以及支持测量依赖反馈的动态电路技术。该工作首次证明了仅使用容错组件的复杂纠错量子算法电路可达到接近盈亏平衡点的性能表现。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-04 20:26

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