量子码中的横向AND操作

在量子比特(qubit)系统中,AND门操作是不可逆的。但该研究团队发现,在三态量子系统(qutrit)中该门操作具有可逆性,这使其成为利用三态量子系统高效模拟量子比特计算的基础模块。研究人员首先观察到:存在多种T-count为3的双qutrit Clifford+T幺正操作可实现AND门,其推广至n个量子比特时T-count为3n-3。该工作的核心成果是构建了一种新型qutrit[[6,2,2]]量子纠错码,其横向操作可天然实现AND门。该团队方法的突破性在于:通过对称性T-depth-1电路分解(由CX电路、T门与T逆门构成,后接反向CX电路)实现的幺正操作可被解释为CSS码。通过在不改变逻辑门的前提下为编码电路增加稳定子,该团队成功提升了码距,从而获得具有“内置”横向原幺正操作特性的编码方案。这种方案可进一步级联形成具有相同横向逻辑门的[[48,2,4]]编码。此外,研究人员还提出了若干混合qubit-qutrit编码协议(称为量子比特子空间编码)以及魔法态蒸馏与注入协议。

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提交arXiv: 2026-03-04 19:31

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