主动体积：一种具有有限非局域连接的高效容错量子计算机架构
量子物理
2022-11-29 v1
摘要
在现有的基于表面码的容错量子计算机通用架构中，量子计算的成本由电路体积决定，即量子比特数乘以非 Clifford 门的数量。我们引入了一种使用非二维局域连接的架构，其中成本不随量子比特数缩放，而仅随逻辑操作数缩放。每个逻辑操作都有一个相关的主动体积，使得量子计算的成本可以量化为所有操作的主动体积之和。对于具有数千个逻辑量子比特的量子计算，主动体积可以比电路体积低几个数量级。重要的是，该架构不需要 N 个逻辑量子比特之间的全连接。相反，每个逻辑量子比特连接到 O(log N) 个其他站点。作为示例，我们展示了使用相同数量的逻辑量子比特，2048 位因式分解算法的执行速度比在没有非局域连接的通用架构上快 44 倍。对于光子量子比特，长程连接是可用的，我们展示了如何使用光子组件构建基于融合的主动体积量子计算机。
引用
@article{arxiv.2211.15465,
title = {Active volume: An architecture for efficient fault-tolerant quantum computers with limited non-local connections},
author = {Daniel Litinski and Naomi Nickerson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.15465},
year = {2022}
}