基于单次发射硬件的表面码容错模块化量子计算

容错模块化量子计算需要在量子网络的各模块间进行稳定器测量。为此,必须实现高质量、高速度的纠缠态分发。目前存在两种主要纠缠分发协议类型:基于发射的方案和基于散射的方案,各自具有优势和局限。一方面,采用腔体或波导的散射型协议速度较快,但需要高效率集成环形器或强波导耦合等苛刻硬件条件;另一方面,基于发射的实验平台虽然更易实现,但迄今依赖贝尔态融合技术,需大量使用低速的双量子比特存储门,将阈值限制在≈0.16%。本工作提出采用单次生成GHZ态(无需贝尔态融合)的发射型纠缠方案,构建完全分布式表面码。研究表明该光学装置可同时产生贝尔态、W态和GHZ态,支持通过存储器协议和光学协议提纯高保真GHZ态,并显著提升成功率。此外,新提出的协议彻底消除了对基于存储器的双量子比特门的需求,在适度硬件升级下可实现≈0.19%的阈值,若采用光子数分辨探测器则阈值可提升至≈0.24%以上。这些成果证明了基于发射的架构实现可扩展容错操作的可行性。
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提交arXiv: 2026-01-12 06:23

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