利用三量子比特门实现表面码的容错稳定子测量
量子纠错技术(QEC)被视为实现实用量子计算的关键要素。稳定子编码——尤其是拓扑表面码——通过冗余编码量子信息,成为实现QEC的理想候选方案。传统观点认为严格的容错协议只能使用单比特和双比特门实现,但基于囚禁离子、中性原子及超导比特的多种量子计算平台均已支持原生多比特操作(如多离子纠缠门、里德堡阻滞效应或并行可调耦合器)。该工作表明,非旋转表面码的稳定子测量电路可通过单辅助比特和三比特门实现容错运行。这类门操作能构建更浅层电路,从而减少故障点并可能缩短QEC周期时间。具体而言,研究发现:在三比特门与双比特门保真度相当的乐观参数区间,逻辑错误率可降低达一个数量级,阈值从约0.76%显著提升至约1.05%。该成果适用于多种硬件平台,因此推动了对多比特门作为容错QEC组件的深入研究——因其可在实现目标逻辑错误率时,大幅节约时间与物理比特资源。
