基于小量子寄存器的分布式量子计算

我们描述并分析了一种高效的基于寄存器的混合量子计算方案。我们的方案基于本地五量子比特量子寄存器之间的概率性、 heralded（信号指示）光连接。我们假设每个寄存器内具有高保真度的本地幺正操作，但初始化、测量和纠缠生成的错误概率可能非常高（约 5%）。我们证明，在合理的时间开销下，我们的方案可以在任意两个寄存器之间实现确定性的非局域耦合门，其保真度仅受本地幺正操作不完美的限制。我们估算了使用离子阱或氮 - 空位（NV）中心实现量子寄存器的时钟周期和有效错误概率。我们的新方案利用了一种新的高效两级泵浦方案，原则上可以以任意高保真度创建 Bell 对。我们引入了一个马尔可夫链模型来研究纠缠泵浦的随机过程，并将其映射为确定性过程。最后，我们讨论了利用我们的基于寄存器的混合方案实现容错操作的要求，并提出了一种制备 GHZ 态的容错替代方案。