量子科技中心_量科网

量子计算机有望在密码学、化学和优化等领域实现指数级的加速。要实现这一前景，容错能力必不可少：物理量子比特存在噪声，因此必须利用量子纠错码，将逻辑量子比特冗余编码到多个物理量子比特上。在大多数实用的容错方案中，T门无法通过横向方式实现，而需要依赖成本高昂的幻态蒸馏协议，该协议涉及一系列复杂操作。因此，T门数量可能成为大规模量子计算资源预算的主要部分，使得T门数量最小化成为通往量子优势道路上的核心瓶颈。然而，现有的T门数量优化工具无法扩展到量子优势所需的电路规模。该研究提出了关于T门优化的理论与实际成果。在理论方面，该团队给出了一种基于新型随机静态分析的线性时间随机算法，用于相位折叠。该团队的静态分析能够以任意高的概率可靠地近似可达量子态集合。该工作的关键洞察在于，该静态分析不追踪符号表达式，而是将固定宽度的比特串沿电路向下传播至整个电路。在实际方面，该团队的实现工具TZAP，其速度比PyZX、VOQC和Feynman等当前最先进的工具快多个数量级，在标准基准测试中与这些工具的T门数量缩减效果高度吻合，并且能在笔记本电脑上于数秒内优化包含数百万个门的电路。