免测量的容错量子纠错三维堆叠表面码架构
“电路中途测量”是超导量子处理器的主要瓶颈,因其速度比门操作更慢且噪声更大。无测量量子纠错(mfec)通过相干量子反馈替代重复测量与经典前馈机制,但现有mfec方案在平面表面码架构中面临严重的连通性开销:逻辑区块间的横向交互需要长度与码距d成正比的SWAP操作链(O(d)),这会增加操作深度并引发钩形错误。该研究团队提出一种用于无测量容错量子纠错的三维堆叠表面码架构,从根本上消除这一连通性瓶颈。通过垂直排列的表面码区块间横向耦合器,可实现零SWAP开销的相干奇偶校验映射与反馈,在保持二维局部稳定子检测的同时,实现层间操作的恒定深度(O(1))。针对表面码构建的容错mfec协议能在实际噪声环境下有效抑制钩形错误。分析模型表明:在慢速高噪声测量场景中,该三维架构不仅能突破读出误差下限,其逻辑错误率比标准测量型表面码及二维mfec变体低数个量级,证实三维集成是实现可扩展无测量容错的关键使能技术。
量科快讯
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