中性原子驱动的横向表面码游戏

中性原子技术为容错量子计算(FTQC)的表面码协议开辟了新的理论进展路径,通过利用横向门操作提供了替代传统格子手术方案的有力选择。然而容错量子计算理论与中性原子系统实际实现之间仍存在关键差距:最核心的理论要求——即必须频繁执行校验子提取以将错误积累控制在阈值常数以下——在传统分区方案中难以实现规模化满足。该研究团队建立了一个闭合这一差距的完整理论框架,将表面码容错协议的理论进展与中性原子系统特性有机结合。基于最初为超导量子比特开发的“表面码博弈”框架,研究人员提出了一种适用于横向门容错量子计算的替代性博弈范式,充分发挥中性原子阵列的独特优势。所设计的博弈规则允许在逻辑门执行的任何中间步骤进行校验子提取,确保与阈值定理的兼容性。该工作进一步提出了面向横向门容错量子计算的资源态工厂高效设计方法。作为应用案例,该框架为资源估算与优化提供了系统性方法和高层抽象,证明即便中性原子物理操作速度比超导量子比特慢数个数量级,仍可实现与基于格子手术的基准方案相媲美的时空性能。这些成果为中性原子驱动的容错量子计算架设了连接理论与实验的坚实桥梁,为可扩展容错量子计算机指明了科学合理的发展路径,并为技术研发提供了切实方向。

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