IBM 硬件上的 LUCI:近半数综合征密度下的误差抑制

长寿命的逻辑量子比特对于容错量子计算至关重要。然而,传统纠错协议的实际性能依赖于执行特定的综合征电路,这使得它们容易受到硬件缺陷的影响,并施加了严格连接性约束。近期的理论研究发现,LUCI框架中灵活的子程序电路可以在存在孤立或损坏组件的情况下维持时空距离,尽管这以牺牲时间距离为代价。然而,这些方法仅针对缺陷规避,尚未被证明能在物理硬件上以缩短的时间距离抑制错误。在本工作中,该研究提出了一种针对LUCI框架的无重置方案,并在IBM量子硬件上进行了实验基准测试。通过非对称地缩放X或Z距离,该工作将该团队的无重置方法与标准表面码进行了比较,并成功展示了针对目标逻辑泡利错误的错误抑制比率。值得注意的是,尽管在时间上综合征密度几乎减半(需要两轮子程序才能完成完整综合征提取),LUCI框架仍能与旋转表面码实现保持竞争力。在LUCI框架中,该团队观察到逻辑X错误的错误抑制率为1.75(10),逻辑Z错误的错误抑制率为1.93(12),而标准方法的结果分别为1.58(13)和2.44(7)。这些结果表明,动态码通过避免高噪声组件,即使在没有物理缺陷的情况下,也能在保持逻辑边界的同时优于标准方法。该团队的研究结果挑战了传统上对静态容错架构的依赖,通过验证LUCI框架在物理硬件上的可行性和有效性,为量子计算中混合型、兼容硬件的代码设计铺平了道路。
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提交arXiv: 2026-07-02 08:38

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