针对通过两阶段机器学习代理实现GKP态生成的快速高斯玻色采样电路筛选

Gottesman-Kitaev-Preskill(GKP)态是实现容错光量子计算所必需的非高斯资源,能够实现逻辑量子比特编码并具备内在的抗误差能力。目前已有多种GKP态制备方案被探索,包括电路量子电动力学和离子阱系统中的测量基协议、猫态培育方案以及光子减法方案。然而,这些方法要么局限于特定平台,要么需要深层非高斯资源链且成功概率呈指数级下降。高斯玻色采样(GBS)通过测量诱导非线性产生非高斯态,提供了一种全光学的替代方案,无需基于物质的辅助比特或主动前馈。但在实际应用中,GBS受到计算矩阵哈夫尼安(一种#P完全函数,决定光子数概率)指数级计算成本的限制。为应对这一挑战,该团队提出了一种两阶段直方图梯度提升代理流水线,该流水线无需任何哈夫尼安计算即可预测候选GBS电路的最优报信模式、电路保真度和后选择概率,同时仅对代理选定的候选电路执行精确量子模拟。该代理在3-5个光模的电路配置上训练后,在保留测试集上实现了90.0%的GKP检测准确率,相比基线提高了23.7个百分点,保真度平均绝对误差为0.032,对数尺度后选择概率的决定系数\(R^2 = 0.837\),使总模拟负担降低了约90%。

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提交arXiv: 2026-06-04 10:39

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