无全局测量条件下阵列全局控制里德伯阵列中的环面码存储器

任何容错量子架构的核心前提是量子存储器:一个编码物理量子比特的区块,其逻辑状态通过多轮纠错得以主动抵御噪声。在中性原子里德伯阵列中,实现这种存储器的障碍并非来自纠缠门本身(这些门已经快速且保真度极高),而是来自传统纠错循环所需的辅助操作:中电路荧光测量、区域间原子传输以及局部聚焦的单量子比特寻址。这些操作中的每一项都会引入延迟、原子丢失或光学串扰,其代价比底层门操作高出数个数量级。这些代价在每一轮循环中累积,逐渐破坏代码本应保护的逻辑信息。本文提出一种协议,能够在无需移动、测量或局部寻址原子的情况下稳定环面码量子存储器。关键在于使用三种里德伯原子阵列来完成完整的稳定子循环,包括综合征提取、相干纠错以及辅助重置,全部通过全局、物种选择性的激光脉冲实现。对 $4 \times 4$ 旋转环面码的数值模拟显示,当物理错误率低于伪阈值 $p^\star \approx 0.034$ 时,量子比特寿命更长。该方案为中性原子平台上的拓扑量子存储器提供了一条具体且硬件高效的实现路径。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-10 12:52

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