超导量子路由器实现的高效n-量子比特纠缠门操作
近期量子处理器上的量子算法通常采用由单量子比特门和双量子比特门构成的浅层量子电路来执行。然而随着电路深度和门数量增加,门的缺陷与量子比特退相干效应会逐渐占据主导地位,从而限制算法复杂度。一种替代方案是探索涉及两个以上量子比特的门操作。在先前的实验中(吴晓东等,《物理评论X》第14卷,041030(2024)),该团队通过可重构路由器实现了用户可选的双量子比特交互架构,该路由器用于连接量子比特对。本文基于这一新型架构,实现了可编程且高效的多量子比特(超过两个量子比特)操作,能以较高保真度更快地制备多量子比特纠缠态。研究人员还成功应用无模型强化学习来执行多量子比特门操作,包括训练双量子比特受控Z门,以及三量子比特受控交换门和双重受控相位门(弗雷德金门与托福利门)。借助该高连通性路由器设计,更高阶的n级门操作也可能实现。这为复杂量子算法提供了更高效、更高保真度的实现方案,也为量子计算开辟了更实用的技术路径。

