平面环境下基于恒定规模量子设备的容错单次纠缠生成

考虑一个二维矩形网格上的量子比特阵列,其中单量子比特操作和最近邻双量子比特操作会受到局部随机泡利噪声的影响。该研究团队指出,这种架构在不同尺度下可描述两种场景:一种是单个量子计算设备中呈圆盘状排列、几何连接受限的量子比特系统,另一种是由恒定尺寸量子中继站构成的平面网络。研究人员提出了一种在该架构中稳健生成远距离量子比特间纠缠的方案。当噪声强度低于恒定阈值时,该方案能在任意大距离R分隔的量子比特间生成保真度恒定的贝尔态。为实现距离R的纠缠,仅需尺寸为Θ(R)×Θ(多项式(log R))的矩形量子比特网格。该协议采用单次量子操作,可在恒定时间内建立贝尔态(仅需已知的泡利修正)。相比之下,现有纠缠生成方案要么需要随目标距离增长而扩大控制的量子比特数量,要么无法实现单次操作(即执行时间依赖于距离)。该方案创新性地利用了网络中的多体纠缠现象,首次展示了二维短程纠缠态在局部随机泡利噪声下仍能保持长程可定位纠缠的特性。作为直接推论,研究人员构建了一个二维局域稳定子哈密顿量,其吉布斯态在恒定正温度下仍保持长程可定位纠缠特性。
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提交arXiv: 2026-04-07 13:28

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