两层结构,无需交换:双平面SPOQC架构提升费米-哈伯德模拟运行时间

该团队估算了在双平面自旋-光学量子计算(SPOQC)架构上模拟二维费米-哈伯德模型所需的成本。量子比特编码于蜂窝状Floquet码中,该团队采用包含每个原生物理操作明确时序的电路级噪声模型。该团队在每个平面内对晶格手术和魔法态制备进行基准测试,并在平面间对应的逻辑量子比特上实现横向CNOT门。该团队编译了基于面元的时序演化算子Trotter化方案,将费米-哈伯德模型的两个自旋扇区映射到两个物理平面上。这种架构协同设计消除了费米子交换操作,并将每个Trotter步骤的深度降低至4tsynth+90个逻辑时间步(其中tsynth为任意角度旋转的逻辑时间步成本),而此前单平面编译方案为6tsynth+354。所有误差源——算法误差(Trotter)、逻辑噪声、魔法态保真度和旋转合成——均在单一1%金刚石范数预算内联合处理。对于L×L晶格(跳跃振幅t、原位相互作用强度U),设定L=8且U/t=8时,该团队估计使用135万物理量子比特的总运行时间约为2小时。该团队发现基于回退的旋转合成方法会成为可扩展性瓶颈:所有L²个并行旋转在首次尝试中全部成功的概率随系统尺寸呈指数衰减,导致在中等L值时失败分支即会主导预期运行时间。

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提交arXiv: 2026-05-06 18:00

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