由马约拉纳费米子运动实现的实际量子门

量子纠错协议通过非局域存储逻辑信息来抵御局域错误。这带来一个挑战:如何在非局域的“隐藏”逻辑信息上设计高效的逻辑门,以及如何利用局域物理操作实现这些门。该团队以称为马约拉纳费米子的点状粒子为框架,对平面泡利稳定子码及逻辑操作的协议进行了普适性描述。信息存储在空间分离的马约拉纳费米子的成对费米子奇偶性中。基于马约拉纳费米子的描述不仅捕获了大距离渐近行为,还涵盖了直至晶格常数的所有尺度。该工作利用这种局域性在时空中密集打包逻辑信息。最简单的应用是静态情形:密集存储。更重要的是,该团队实现了容错的马约拉纳运动,并利用这一基本操作设计基于编织的逻辑门。该方法降低了逻辑操作的空间开销,从而在固定物理量子比特数量下改善了逻辑错误率。该工作通过设计并基准测试双量子比特克利福德门,展示了该方法的一个实际应用。数值结果表明,在近期错误率和现实设备约束下,该协议在此场景中优于晶格手术。更一般地,将马约拉纳费米子的紧凑运动作为一种高效计算基本操作引入,为设计低开销纠错协议开辟了一条有前景的新途径。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-02 17:10

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