量智信息中心_量科网

容错量子模拟正接近一个阶段，其中编码开销、逻辑Clifford操作、魔法态制备和旋转合成必须协同优化，以实现高效执行。时空高效模拟旋转（STAR）架构通过直接制备小角度旋转魔法态来降低其中两项成本，而横向STAR变体进一步减少了Clifford开销。然而，现有的具体实现大多继承了表面码的低 \(O(1/d^2)\) 编码率，而高编码率的码尚未被集成到同等显式的架构中。在此，该团队基于算法、量子纠错码和中性原子硬件的对称性驱动协同设计，引入了一种用于局域晶格哈密顿量模拟的高编码率STAR架构。目标晶格的平移对称性决定了自行车链码的选择，这是一类可调的自对偶双变量自行车码，能够原生实现晶格模拟所需的Clifford门。不相交的逻辑代表允许在一个码块内的所有 \(k\) 个逻辑量子比特上并行执行STAR注入，从而均摊资源态制备并实现实用的后选择率。在中性原子平台上，相同的平移对称性将关键逻辑操作编译为低深度、硬件原生的声光偏转器移位操作。端到端估算显示，一个 \(8 \times 8\) 的横向场Ising模型模拟至 \(T^* \approx 8 (zJ)^{-1}\) 需要2240个物理量子比特和每次测量约200秒，相较于表面码STAR基线在类似速度下实现了约5.5倍的空间缩减；对于费米-哈伯德动力学模拟至 \(T^* \approx 4 (zt)^{-1}\)，相应的估算约为6300个物理量子比特和每次测量约200秒。这些结果为利用高编码率码实现早期容错量子模拟提供了一条具体路径。