一种具有亚微秒级解码反馈延迟的可扩展开源量子纠错系统

量子纠错(QEC)是实现大规模容错量子计算的关键技术,但其实际应用仍面临重大工程挑战。尤其需要实现对大量量子比特的精确实时控制,以及低延迟、高吞吐量且准确的错误症候解码。虽然以往研究多聚焦于解码器设计,但QEC系统的整体性能本质上取决于包括控制、通信、解码在内的所有子系统及其集成方案。为此,该研究团队基于RISC-Q(一种RISC-V量子控制架构生成器)开发了开源全集成QEC系统。该系统原型部署在RFSoC FPGA上,整合了实时量子比特控制、可扩展的分布式多板卡架构,以及集成于低延迟高吞吐解码流水线的前沿硬件QEC解码器,构建了可立即部署于超导量子比特的完整硬件平台。基于AMD ZCU216 RFSoC的三板卡原型实验表明,针对距离-3表面码,从症候聚合、网络通信、症候解码到错误分发的端到端解码-反馈延迟仅446纳秒。根据子系统实测性能与前沿解码器基准推算,当扩展至更大硬件配置时,该架构能实现距离-21表面码(约881个物理量子比特)的亚微秒级解码-反馈延迟。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-17 07:30

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