逻辑认证:一种高效验证容错计算的框架

随着容错量子计算机的规模化发展,对采用编码逻辑量子位执行的计算进行精度验证将很快超出经典计算机的处理能力。这迫切需要建立可扩展、不依赖具体设备的验证方法。在该工作中,研究人员提出逻辑认证框架——一种高效验证逻辑量子比特量子计算的系统性方法。该协议对各种噪声模型具有鲁棒性,其适用范围远超量子纠错码性能分析中通常考虑的噪声类型。 通过数值模拟,研究人员证实逻辑认证能够可扩展地验证量子优势实验,并能标识出编码计算开始超越物理计算性能的临界点。该框架还可用于评估逻辑电路错误率是否足够低以实现高效误差缓解,将熵基准测试方法延伸至容错计算领域,并为逻辑输出态保真度提供上界。 该框架的核心是一种新型随机编译方案,可将任意逻辑电路噪声转化为随机泡利噪声。该方案包含针对非横向逻辑门(超越标准T门)的扭转方法,成功解决了Piveteau等人在《物理评论快报》127卷200505期(2001年)提出的公开问题。通过连接容错计算与计算验证,逻辑认证为评估量子硬件上编码逻辑量子位计算质量提供了实用工具。

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