基于传输与纠缠的量子门架构

我们提出了一种通用的量子计算架构，将MBQC的测量驱动特性与电路模型中算法依赖的qubit纠缠生成相结合。我们称之为QGATE的架构，专为具备确定性光子源 capable of 生成 1D 纠缠光子态的离散变数光子量子计算机而设计。QGATE通过实现Clifford操作、QGATE ancilla以及任意角度的单量子比特测量，在逻辑数据qubit寄存器上实现通用量子计算。我们通过逻辑qubit子集与互QGATE ancilla之间的纠缠生成来实现由多qubit Pauli字符串定义的单位演化。对QGATE ancilla进行适当基底的测量后，可实现所需单位操作的一个项。这使QGATE能够直接以多qubit Pauli算子形式实现哈密顿演化，或以稀疏哈密顿的投影器形式实现，或实现多受控门，从而直接实现电路模型到QGATE的转换。我们考虑了受量子化学和计算流体动力学启发的示例。我们提出了QGATE的光子实现方案，并计算了在使用 foliated 旋转表面码构建的逻辑qubit上，分别针对 intra-layer 或 inter-layer fusion 的 photonic loss threshold 为 $10.36\pm0.02\%$ 或 $25.98\pm0.28\%$。