INJEQT:面向容错量子提取器架构的改进型魔态注入协议

近期容错量子计算(FTQC)系统设计面临两大制约因素:有限的容错预算以及非克利福德门主要采用串行执行模式。因此,降低高错误率指令数量成为程序成功执行的关键。本研究聚焦于提取器架构——一种新近提出的FTQC设计方案,可在BB码族等空间高效的量子纠错码上实现通用量子计算。该架构中,超过90%的程序总误差源自合成蒸馏过程(synthillation),该过程涉及实现非克利福德门所需的|T⟩态制备与注入。研究人员发现标准Rz合成蒸馏需要多次串行|T⟩态注入,每次注入都需执行架构中最耗资源的跨模块测量操作,这些操作累积误差占总体容错预算的主导地位。 为解决这一瓶颈,该团队提出INJEQT方案——采用双工厂设计,通过辅助编码合成具有更低错误率的Rz(θ)态。这些量子态仅需恒定次数的跨模块测量即可注入提取器模块,使总体错误率最高降低22倍。通过预取策略并行制备Rz态及其校正态,进一步将时钟周期缩短最高13倍,时空成本降低最高7.2倍(需针对不同指标优化选择INJEQT工厂数量)。研究评估了蒸馏法、培养法和STAR法等多种态制备技术,并建模了基于格点手术与横贯CNOT注入的执行时间。结果表明INJEQT方案对工厂选择与器件技术具有普适鲁棒性,可为FTQC架构设计提供更高效的解决方案。
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提交arXiv: 2026-04-28 00:58

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