量子科技中心_量科网

该团队提出了量子自适应KS(\( \varphi \))（\( K \) = kickback, \( S \) = sandwich），这是一个参数化的三量子比特门族，其结构上将Toffoli (CCX) 门嵌入两个额外组件之中：(1) 第一个控制量子比特 \( q_0 \) 上的回文式Hadamard三明治，它在CCX框架内将 \( Z \) 类误差共轭为 \( X \) 类误差，从而无需辅助比特开销即可同时获得对两类误差的敏感性；(2) 一个受控相位 (CP) 门，其量子相位反冲将CCX后的目标态信息传播至控制量子比特相位，无需测量。术语“量子自适应”指的是通过量子神经细胞自动机 (QNCA) 多数启发式偏置规则，由编译时参数 \( \varphi \) 调控的振幅导向；该门在运行时不会自我修改。在共享控制量子比特 \( q_0 \) 上串联两个QA-KS(\( \pi \))门，对于 \( q_0 \) = 1 输入，其输出与两个顺序CCX门完全正交（输出保真度F=0.000），而对于 \( q_0 \) = 0 输入则完全一致（F=1.000）。这种子空间依赖的差异是跨门边界相干相位保持的直接计算特征——这对仅由CCX构成的电路是不可能实现的。在 \( q_1 \) = 0 子空间上，该门确定性作用（相差一个相对相位），提供内在的误差非放大特性。在 \( q_1 \) = 1 子空间上，它产生四分量纠缠叠加态，使其成为与CCX严格不同的量子原生基元。研究团队给出了完整的 \( 8 \times 8 \) 酉矩阵，确认精度达到 \( ||U^{\dagger}U-I||_{\infty} < 10^{-15} \)，并定义了两种规范变体：QA-KS\(_{ \pi/2} \) (\( \varphi = \pi/2 \), \( S \) 门) 和 QA-KS\(_{\pi} \) (\( \varphi = \pi \), \( Z \) 门)。Qiskit去极化噪声模拟表明，在 \( p \leq 10^{-2} \) 时具有近单位保真度，在较高错误率下则付出诚实的深度代价。该门保持了CCX的三量子比特规模，且无需任何量子比特开销。