调度晶格手术与魔法态培养

基于表面码的容错量子计算依赖于对非克利福德门操作的高效调度,这些操作通过注入由概率过程制备的魔术态来实现——该过程主导了时空资源开销。现有调度方案采用专用总线量子位进行路径规划,并配备独立的辅助量子位工厂制备魔术态,导致资源利用率低下。随着魔术态培育技术的出现,制备量子位可被灵活部署在表面码架构的任何位置。该研究团队提出“纯净魔术”调度方案,动态地将魔术态培育量子位重新配置为路由操作服务,从而消除专用总线结构。当量子位被路由需求调用时中断培育过程,该方案自然倾向于更短的培育周期,同时确保辅助量子位零闲置。在17个基准电路上的测试表明:相比传统总线路由方案,调度效率提升19%-223%,魔术态平均制备时间缩短2.6-9.7倍。其优势随电路并行度提升而放大,使得该方案对高度并行的量子算法尤为珍贵。“纯净魔术”架构标志着容错量子计算从静态调度向动态需求驱动调度的范式转变。

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提交arXiv: 2025-12-06 16:16

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