预测早期容错表面码架构中算法盈亏平衡点的编译流程

近期在硬件上实现表面码的实验进展——包括在数百个物理量子比特设备上展示盈亏平衡逻辑存储器——实质性地推动了容错量子计算的发展前景。这一进展迫切要求开发直接面向下一代数千物理量子比特设备的编译工作流程,使算法执行成为可能。该研究团队开发了一套将逻辑算法编译为表面码晶格手术物理电路的流程,并利用该流程确定了两种重要量子算法——量子近似优化算法(QAOA)和量子相位估计(QPE)——实现“算法盈亏平衡”(即量子纠错提升算法性能)所需条件。该工作整合了多项开源软件工具,并运用了误差感知幺正门合成、高保真魔法态制备以及表面码关联面计算等领域的最新成果。通过对编译生成的物理Clifford代理电路进行经典模拟,研究人员发现:在物理错误率p=10^-3时,5量子比特QAOA和QPE算法可在2517个物理量子比特(表面码距离d=11)条件下实现盈亏平衡;若错误率降至p=5×10^-4,则仅需1737个物理量子比特(d=9)。该工作由此明确了近期量子硬件实现算法盈亏平衡的条件,并为早期容错表面码架构的端到端编译器开发奠定了基础。
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提交arXiv: 2025-11-26 00:52

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