马约拉纳表面码的新转折：用于容错量子计算的玻色与费米缺陷

马约拉纳零模（MZMs）是拓扑保护量子计算硬件的有前途候选者，但其大规模使用很可能需要量子纠错。马约拉纳表面码（MSCs）已被提出以实现此目的。然而，许多 MSC 性质仍未被探索。我们提出了 MSC“扭转缺陷”——编码量子信息的类任意子对象——的统一框架。我们表明，MSC 中的扭转缺陷可以编码两倍于基于量子比特的码或其他 MSC 编码方案所能提供的拓扑保护信息量。这是因为扭转缺陷同时编码逻辑量子比特和“逻辑 MZMs”，后者增强了微观 MZMs 所能提供的保护。我们解释了如何用量逻辑子比特和逻辑 MZMs 执行通用计算，同时可能比其他 MSC 方案使用更少的资源。所有 Clifford 门都可以通过编织扭转缺陷在逻辑量子比特上实现。我们引入了基于晶格手术的技术，用于逻辑 MZMs 和逻辑量子比特的计算，以零时间开销实现 Clifford 门的效果。我们还表明，对于足够低的准粒子中毒率，逻辑 MZMs 可能带来改进的空间开销。最后，我们引入了一种新颖的 MSC 横向门类比，通过编织微观 MZMs 在小码中实现编码的 Clifford 门。因此，MSC 扭转缺陷为容错量子计算开辟了新路径。