硬件约束下逻辑电路编译的稳定器
要在量子计算机上实现量子算法,必须解决容错性和编译这两个关键问题——如何通过巧妙组合有噪声的元件实现相对无噪声的计算?如何利用量子设备现有的基本操作实现任意量子算法?该研究展示了如何通过纠错码处理前者问题,从而为后者提供更大解决灵活性。具体而言,研究人员明确利用了纠错码引入冗余度的特性,这使得物理上不同的操作符在逻辑上无法区分。从计算角度看,只要实现与目标操作符逻辑等效的任一操作符即可;但从编译角度看,某些选择可能优于其他选择。该工作的创新贡献在于将这一直觉精确化到特殊酉群的一般设定中,特别是描述了如何将编译最优选择问题转化为最小二乘问题,并给出了闭式解。通过该框架,可以规避为满足硬件连接性而插入的高成本交换操作,转而通过设备原生可访问的不同物理哈密顿量来实现逻辑目标。研究团队以[[4,2,2]]码为例阐释了该方法,并讨论了与压缩感知的联系,这可能为利用物理自由度实现高效编译开辟新途径。

