O3LS:通过自动布局搜索与宽松调度优化晶格手术

为实现大规模实用化量子计算,量子纠错技术至关重要。在众多量子纠错编码方案中,表面码已成为最具前景的候选方案,而基于表面码的晶格手术技术更是容错量子计算(FTQC)领域的突破性方法。然而,采用晶格手术实现量子算法会带来资源与时间双重开销。现有方案通常聚焦于大规模布局设计,其编译器流程主要优化时间开销,却忽视了旋转瓶颈与移动距离之间的权衡关系,导致资源利用率低下且难以进一步降低量子计算错误率。针对这些挑战,该团队提出O3LS框架——通过自动布局搜索与宽松调度实现晶格手术优化。该框架通过自动生成压缩数据布局来降低空间需求,同时结合宽松调度算法与电路合成技术减少时间开销,从而在降低逻辑错误率方面达到最优平衡。数值实验表明:在不增加时间步数的前提下,O3LS相较标准布局可减少28.0%空间开销,较稀疏布局减少46.7%,使逻辑错误率相比大型数据布局设计最高降低16%。在紧凑型和标准数据布局中,该框架分别实现36.07%和24.76%的时间开销缩减,相较于仅追求并行度最大化的传统编译器,其逻辑错误率抑制效果最高可达一个数量级。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-16 14:57

量科快讯