一种容错蜂窝量子存储器

最近，Hastings和Haah引入了一种定义在蜂窝晶格上的量子存储器。值得注意的是，这种蜂窝码仅使用两体局域测量来组合权重为六的奇偶校验。稀疏的连接性和两体局域测量对于某些硬件而言是理想特性，而权重为六的奇偶校验则能在电路模型中实现稳健的性能。在这项工作中，我们使用关联最小权重完美匹配解码器量化了蜂窝码所保护的逻辑量子比特的稳健性。通过蒙特卡洛采样，我们估计了蜂窝码在不同错误模型下的阈值，并预测了它能多高效地达到“万亿量子操作区间”（teraquop regime），即可靠执行万亿次量子逻辑操作的区间。我们对旋转表面码进行了相同的估计，发现在受控非门电路模型中，蜂窝码的阈值为$0.2\%-0.3\%$，而表面码的阈值为$0.5\%-0.7\%$。在具有原生两体测量的电路模型中，蜂窝码实现了$1.5\% < p <2.0\%$的阈值，其中$p$是两体测量门的集体错误率——包括测量和相关数据去极化错误过程。使用物理错误率为$10^{-3}$的此类门，我们预测蜂窝码仅需$600$个物理量子比特即可达到万亿量子操作区间。