与魔法持平:高保真逻辑非Clifford门的演示
将量子信息进行编码以保护其免受错误影响,是实施大规模量子计算的关键。对编码态执行通用量子门操作集可能需要大量资源开销,而最小化这种开销是实际开发大规模容错量子计算机的核心。该团队提出并实验实现了一种魔术态制备协议——仅用8个物理量子比特即能在[[6,2,2]]量子纠错检测码中容错制备一对逻辑魔术态。通过在20量子比特囚禁离子量子处理器H1-1上实施该协议,研究人员制备的魔术态实验保真度达7−1+3×10−5,丢弃率为14.8−1+1%,并以此执行了容错非克利福德门(受控Hadamard门,CH),其逻辑保真度误差≤2.3−9+9×10−4。值得注意的是,该结果显著优于未经编码时的物理CH门误差率10−3。通过电路级稳定子模拟,该工作表明该协议可通过自级联方式,在[[36,4,4]]量子纠错码中以较低时空开销生成极高保真度的魔术态——当双量子比特错误率为10−3(10−4)时,逻辑错误率可达6×10−10(5×10−14)。
