通过复合方案进行魔法态预蒸馏
量子态蒸馏(MSD)是容错量子计算的基础技术,通过将量子态注入稳定子电路来实现非克利福德门操作。然而,当前MSD协议的巨大开销仍是可扩展实现的主要障碍。该研究团队提出了基于复合脉冲序列的预蒸馏通用框架,用于抑制在生成魔法态过程中的系统性误差。与针对简单门(如X、Z或Hadamard门)的典型复合设计不同,该方案直接实现了具有增强鲁棒性的非克利福德𝒯门。该工作开发了针对超导、囚禁离子、中性原子和集成光子平台中主要控制缺陷的复合序列。为量化实现改进,该团队引入了专门为𝒯门设计的操作导向保真度度量:T-魔法误差,该指标捕获了门在制备高保真度魔法态方面的有效性。该研究进一步表明,由有缺陷魔法态注入引起的通道误差与态的前导误差呈线性关系。在所有平台上,该方法都能产生具有降低噪声的高保真度𝒯门,将蒸馏级数最多减少三级。这转化为量子比特开销的指数级节省,为更资源高效的通用量子计算提供了实用路径。