分布式量子计算中的门传送与电路切割对比
在多量子处理器模块间分配电路,将突破单块处理器量子比特数的限制,实现更大规模电路的运行。当前分布式量子计算主要采用电路切割技术,但该方法的子电路采样次数与经典后处理开销会随着切割次数呈指数级增长。相比之下,基于纠缠态的量子门隐形传态方法在具备高性能量子互连(可生成高保真贝尔态)的条件下,本质上不会产生指数级采样开销。原子量子比特光子纠缠技术的最新进展,引发了关于光学链路指标如何使远程门性能接近电路切割水平的讨论。本研究对超导量子比特通过含噪微波-光学转换器(M2O)在光链路上实现纠缠后执行噪声远程(隐形传态)门操作进行了建模,具体包括: 1. 量化了转换器噪声(Nadd)对贝尔态制备电路的影响,并将噪声贝尔态注入远程CNOT门操作; 2. 通过GHZ态生成实验,对比研究了远程门与门切割两种方案下Hellinger保真度对主要误差源的依赖关系; 3.确定了噪声远程门与门切割方案的性能均衡点及优势区间,特别是发现当前M2O转换器噪声若降低10倍,由于电路切割的指数级采样开销,采用远程门制备多体纠缠态将更具优势。 该工作为近期量子互连硬件指标提供了设计依据,并推动发展“网络感知型”混合经典-量子分布式计算范式——通过协同优化量子链路与电路切割策略来最小化量子运行时间。



