容错型非克利福德GKP门:采用多项式相位门与按需噪声偏置
戈特斯曼-基塔耶夫-普雷斯基尔(GKP)纠错码采用玻色模式编码逻辑量子比特,其显著优势在于逻辑克利福德门可通过高斯酉门实现。然而研究表明,若直接使用三次相位门实现T门的酉操作,除非GKP编码态具有特定噪声偏置特性[1],否则将存在逻辑错误下限。该工作提出了一种基于标准GKP纠错电路的按需噪声偏置方法,这种可编程偏置电路能在T门操作前对GKP编码态进行偏置处理,并在操作后恢复其非偏置状态。研究证明,随着GKP编码态质量的提升,结合按需偏置电路可使T门逻辑错误率无限趋近于零。通过现象学噪声模型下的数值模拟进一步验证:在12dB的GKP压缩条件下,无需后选择即可实现平均门保真度超过99%的T门操作。此外,该团队建立了基于“多项式相位稳定子”框架的优化理论,用于寻找克利福德层次结构中更高级别逻辑对角门的最优酉表示——这类稳定子的指数为场算符的多项式函数。该理论框架可自然拓展至多量子比特逻辑门乃至数相玻色编码,为分析玻色量子码中的非克利福德门提供了强有力的代数工具。
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