容错多门量子隐形传态的设计规则

多门量子隐形传态(MGT)通过一个1-ebit扇出量子电路,将\(n\)个远程门打包到单个ebit中,相比于顺序门隐形传态节省了\(n{-}1\)个纠缠对。代价是引入了一种关联失效模式:单次网络故障会通过扇出树传播,注入一个权重为\(n\)的泡利错误。对于距离为\(d\)的旋转表面码,该工作推导出容错数据包大小的设计规则为\(\nmax^{\text{corr}}(d) = \lceil d/2 \rceil\)(在无关联感知解码器时为\(\nmax^{\text{naive}} = \lfloor d/2 \rfloor\)),从而限定了在保持容错性的前提下可打包的门数量。使用PyMatching进行的仿真表明,基于数据包电路噪声模型构建的标准MWPM解码器能够自然纠正关联错误:在网络噪声与本地噪声之比\(\gamma = \pnet/\pgate\)高达100时,该数据包在中高\(\gamma\)值下匹配或优于逐链路顺序LER,且优势随\(\gamma\)和\(d\)的增大而增大,同时将纠缠成本从\(n\)个ebit降低到1个。当网络成为瓶颈时(\(\gamma \gg 1\)),数据包化占优;当\(\gamma \approx 1\)时,额外增加的\(n{-}1\)个本地扇出门抵消了网络节省。该工作无需定制解码器:电路级噪声模型已编码了关联性。这些结果使噪声感知的分布式电路编译器能够在无需牺牲容错性的前提下,优先采用扇出数据包化方案。
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提交arXiv: 2026-07-01 18:00

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