构建具有量子优势的早期容错中性原子系统
量子物理
2026-04-22 v1
摘要
中性原子平台的最新进展使得探索用于量子动力学模拟等具有量子优势应用的早期容错（FT）架构成为可能。高效的容错架构既需要空间高效的量子纠错码（低量子比特开销），又需要用于逻辑计算的高效方法（基于横向门的门、基于提取器的门等），以最小化总体执行时间。在空间与时间之间取得适当的平衡，对于实现早期的容错量子优势演示可能至关重要。在本工作中，我们识别了现有空间高效方案中的瓶颈，这些方案往往非常串行，且未利用闲置空间。我们引入了一种基于隐形传态的方案，利用中性原子的可重构连接性来并行化逻辑操作。我们的方法在不增加额外空间成本的情况下，比提取器架构实现了高达 \textbf{ 的加速}，并且在计入外部 \textit{resource-states} 之前，在其他可行的架构中实现了最佳的时空性能。为了严格评估性能，我们构建了明确的量子优势基准，并\textit{模拟}了向容错指令集的编译，包括低级门调度、穿梭模式以及资源态的非确定性。我们发现我们的加速仍然适用，并报告了精确的时空成本及成功概率，确定了能够实现量子优势的架构，\textbf{仅需 个原子且运行时间为 小时}。
引用
@article{arxiv.2604.19735,
title = {Architecting Early Fault Tolerant Neutral Atoms Systems with Quantum Advantage},
author = {Sahil Khan and Sayam Sethi and Kaavya Sahay and Yingjia Lin and Jude Alnas and Suhas Kurapati and Abhinav Anand and Jonathan M. Baker and Kenneth R. Brown},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.19735},
year = {2026}
}