培养表面码上的T态仅需双量子比特门
高保真度|T⟩魔幻态是二维容错量子计算的关键需求。传统观点认为,制备高保真|T⟩态需要噪声注入初始态后经过冗长的蒸馏流程。这一假设近期被“培育法”的提出所挑战——该方法仅通过精细的态注入和后选择即可制备接近量子算法所需保真度的|T⟩态。培育法最初针对色码提出[1],但也可在类表面码的ℝℙ²码上实现[2]。
该研究工作展示了如何在表面码上直接培育|T⟩态。相较于色码或ℝℙ²培育,表面码培育具有多项优势:(1) 比ℝℙ²培育更兼容中性原子架构;(2) 培育的表面码态可与其他表面码进行横向CNOT门操作,而色码态不具备此特性;(3) 表面码培育适用于任意距离,而色码和ℝℙ²培育仅支持奇数距离。在标准去极化误差模型下,该团队实现的d=3(d=4)(d=5)培育方案达到1×10⁻⁶(1×10⁻⁸)(2×10⁻⁹)错误率和34%(6%)(1%)接受率,其保真度在相当接受率条件下优于或持平色码与ℝℙ²培育方案。
