基于测量的高连通性设备容错量子计算:面向早期FTQC的资源高效方法
该研究团队提出了一种基于测量的容错量子计算(MB-FTQC)架构,适用于离子阱和中性原子等高连通性平台。其核心思想是采用经验证逻辑辅助量子位结合Knill纠错隐形传态技术,消除重复的校验子测量,并将解码简化为逻辑泡利校正,从而保持较低经典计算开销。针对近期设备规模,研究团队在电路级去极化噪声下评估了两种实现方案:(i)采用模拟Rz(θ)旋转的Steane码版本(类似STAR架构),旨在数千量子位设备上实现百万量子操作(约10^6个T门);(ii)采用高阶零级魔术态蒸馏的Golay码版本,面向数万量子位设备实现十亿量子操作(约10^9个T门)。当物理错误率p=10^-4时,Steane路径可支持5×10^4次逻辑Rz(θ)旋转(相当于约2.4×10^6个T门),实现百万级量子计算。仅需约2240个物理量子位即可达到log₂QV=64的量子体积。Golay路径则支持超过2×10^9个T门,实现十亿级量子运算。这些结果表明,该架构能够在不依赖资源密集型表面码或复杂级联编码的情况下,在近期高连通性硬件上实现实用化大规模量子计算。