适用于自旋量子比特的可制造表面码架构,具有快速横向逻辑
硅量子点阵列中的自旋量子比特因其微小比特尺寸与先进半导体制造工艺的兼容性,成为具有长期可扩展性的量子计算平台。然而,该架构面临关键瓶颈:读取组件相对于量子比特的庞大物理尺寸阻碍了全比特同步测量的密集布局,增加了量子纠错实施的复杂度。该平台独特的快速输运能力通过将量子比特传输至远端读取端口,有效缓解了这一挑战。该研究团队探索了硅基自旋量子比特的设计约束与性能潜力,提出“SNAQ”(支持输运的窄型自旋量子比特阵列)表面码架构,通过利用自旋输运实现辅助比特初始化与读取的时分复用,突破了传统1:1读取-量子比特比例假设。分析表明,在具备足够高(实验已验证)的量子比特相干时间条件下,SNAQ架构可使每个逻辑量子比特所需芯片面积减少数个数量级。此外,通过采用更密集的物理量子比特网格,SNAQ能实现短距离逻辑运算的快速横向逻辑门操作,将局部逻辑时钟速度提升4.0-22.3倍,同时仍支持基于晶格手术的全局操作。这使得15-to-1魔术态蒸馏(关键容错子程序)的时空成本降低57-60%。该工作明确了核心硬件指标,为在近期可制造的自旋量子比特阵列上实现高性能容错计算提供了可行路径。



