常量开销的魔态注入到具有误差独立性保证的qLDPC码中
魔态是实现通用容错量子计算的关键但资源密集的组件。在新兴的量子低密度奇偶校验(qLDPC)码中准备魔态,由于复杂的编码结构,带来了额外的挑战。该研究团队提出了一种通用且可扩展的方法,用于将魔态注入到使用qLDPC码编码的任意选择的逻辑量子比特中。该方法基于并行化的码手术,支持从物理量子比特或低距离逻辑量子比特进行注入。对于具有渐近恒定编码率的qLDPC码族,该方法实现了对Θ(k)个逻辑量子比特的注入——其中k表示码的逻辑量子比特数——仅需常量量子比特开销,时间复杂度为Õ(d²),其中d为码距。该工作的一个核心贡献是严格证明了在整个过程中,影响注入魔态的误差保持独立。这种独立性确保了逻辑量子比特对与噪声辅助量子比特的相互作用的鲁棒性,并保留了后续魔态蒸馏协议的假设。研究团队通过电路级模拟的数值验证进一步支持了其理论结果。这些发现推进了使用qLDPC码实现可扩展、容错的通用量子计算的可行性,为显著减少魔态注入中的量子比特资源需求提供了一条途径。
