针对对角二次算子的四进制与二进制编码的容错资源比较
有限局域希尔伯特空间截断在晶格场论量子模拟中自然出现,并推动了qudit编码的研究,但其相对于qubit编码的容错优势仍不明确。该团队比较了实现二次对角演化(以实标量场均匀场幅离散化中的 U = e^{-i t \phi_x^2} 为例)的非克利福德成本,分别使用一个逻辑 d 能级 qudit 或 n_b = ⌈log₂d⌉ 个逻辑 qubit。该团队分析了两种标准场景:乘积公式模拟和 LCU/块编码,资源度量采用合成到离散逻辑门集后的非克利福德门数量。由于一般单qudit旋转的紧致合成界尚不清楚,该团队以内嵌的两能级 SU(2) 旋转表示qudit结构,并推导其合成成本的显式有限 d 盈亏平衡条件;这些条件可作为编译器目标,用于判断qudit编码何时能超越qubit基线。在所研究的构造模型中,乘积公式实现需要qudit在渐近意义上获得指数级更强的单原语合成优势才能胜出,而LCU设置中qubit编码在 d 上渐近成本更低。尽管如此,有限 d 阈值分析识别出低维区域,其中qudit可带来有意义的常数因子节省,尤其对于基于LCU的实现。作为LCU构造的辅助分析,该团队采用理想化零开销qubit-qudit码切换模型给出绝对 T 计数比较,并将节省量重新解释为每次切换允许的开销预算。

