Moveless:通过多功能执行和低冗余穿梭最小化QCCD系统开销
实现大规模容错量子计算最具前景的路径之一是利用量子纠错稳定子码。与其他量子电路类似,这些代码必须经过硬件编译以最小化系统引入的总物理误差——例如因高延迟执行或为满足目标硬件连接限制而过度使用量子门所导致的误差。然而与任意量子电路不同,所有症状提取电路都具有若干共同特性:例如具有二分连接图、仅由可交换子电路构成等特性。当前编译方法大多追求通用性,旨在将任意输入电路映射为硬件可执行方案,因而无法充分利用这些特性,导致生成的可执行方案存在更高物理误差。对于模块化囚禁离子系统(特别是QCCD架构),这表现为需要插入过多离子穿梭操作以实现任意量子比特交互。 该研究团队提出了一种专门针对量子纠错电路结构规律性设计的编译方案,其基于以下关键发现:1)仅需穿梭辅助量子比特或数据量子比特(而非两者);2)稳定子可按任意顺序执行,支持基于每周期动态调整电路执行顺序;3)辅助量子比特具有不可区分性,可任选启动稳定子测量并保持周期间定点映射;4)QCCD硬件支持的并行操作数受限于系统陷阱数量,这意味着可减少辅助量子比特用量并实现重复利用。最终开发的编译器使量子纠错电路平均执行速度提升3.38倍,在现实物理误差率条件下实现逻辑错误率最高两个数量级的改进。
