量子科技中心_量科网

量子纠错（QEC）被认为是实现大规模量子计算的关键。然而，由于在编码“逻辑”量子比特上的操作复杂性，理解构建容错量子装置的物理原理并将其整合为高效架构仍是一项重大科学挑战。该研究团队利用最多448个中性原子组成的可重构阵列，实现了通用容错量子处理架构的所有核心要素，并通过实验探索其底层工作机制。 首先，研究人员采用表面码研究重复QEC如何抑制错误，通过原子损耗检测和机器学习解码，在四轮表征电路中实现了低于阈值的2.14(13)倍性能表现。随后，研究团队使用横向门和晶格手术技术研究逻辑纠缠，并通过三维[[15,1,3]]码的横向隐形传态将其扩展到通用逻辑，实现对数级开销的任意角度合成。最后，该工作开发了电路中途量子比特复用技术，将实验周期速率提升两个数量级，在保持恒定内部熵的前提下，用[[7,1,3]]码和高效率[[16,6,4]]码实现了包含数十个逻辑量子比特和数百次逻辑隐形传态的深度电路协议。 实验揭示了高效架构设计的关键原则：量子逻辑与熵清除的相互作用、在逻辑门和魔术态生成中明智运用物理纠缠，以及利用隐形传态实现通用性和物理量子比特重置。这些成果为中性原子系统实现可扩展的通用纠错处理及其实际应用奠定了理论基础。