量子比特控制集体自旋的容错编码
量子纠错编码(QEC)是可扩展量子计算不可或缺的组成部分,但如何以最小硬件开销实现它仍是核心挑战。具有集体自由度的大型自旋系统为降低量子比特架构的控制复杂度提供了可行路径,同时保留了容错编码所需的大希尔伯特空间。然而,现有自旋系综中的逻辑门和QEC方案通常依赖低效的高阶相互作用。本研究提出了自旋N猫态码——通过自旋相干态的叠加态编码逻辑量子比特,将玻色猫态码推广至对称排列自旋系综的模量子空间。该编码可纠正集体与个体的退相位、激发态和衰减误差。 研究团队还展示了在中心自旋系统(如量子点)中的高效物理实现方案:仅需一阶相互作用即可完成编码、解码以及通用、容错且偏置保持的逻辑门组操作。数值模拟表明,该方案在退相位和激发-衰减噪声下具有高逻辑保真度(与噪声偏置无关),且完整QEC循环可在实际微观参数下实现。对于量子点中可用的大规模集体自旋而言,这意味着相干时间的大幅延长。这些成果确立了自旋N猫态码作为自旋量子架构中兼具可扩展性与硬件高效性的QEC解决方案。
量科快讯
17 小时前
18 小时前

