容错复合光子-原子量子架构蓝图
容错量子计算需要架构同时满足可扩展性、连接性和在真实噪声约束下的纠错能力。该团队提出了一种复合光子-原子量子计算平台,利用腔量子电动力学(cavity QED)实现飞行光子量子比特与固定原子量子比特之间的近确定性纠缠操作。光子通过基于测量的量子计算(MBQC)提供长距离连接性和可扩展性,而原子则提供可重复使用、近确定性的资源用于光子生成和纠缠,从而克服了纯光子平台的效率低下问题。核心原语是对称化的段-金布尔光子-原子受控相位(CZ)门,该门对实验缺陷具有鲁棒性且保真度高。利用耦合到光学腔的单个⁸⁷Rb原子,该工作给出了在数十纳秒时间尺度上进行态制备、测量、光子生成和纠缠门的协议,并展示了如何通过原子重复使用生成具有几乎无限制连接性和更低开销的大规模团簇态。研究团队在劳森多夫-哈林顿-戈亚尔(RHG)格点上,采用捕捉非对称损失和关联光子-原子误差的硬件感知噪声模型,分析了容错性能。逻辑存储器模拟给出了每个物理门约2.6%的光子损失阈值(每条轨迹总损失约15%)。完整的克利福德门集——阿达马门、相位门、CNOT门——可在阈值与恒等通道匹配的情况下通过横向或折叠横向方式实现,该工作还在层叠团簇态架构内提出了两种非克利福德资源态路线(代码隐形传态和魔法态培育)。
量科快讯
2 天前
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