评估早期容错量子计算在均相催化剂中的有限可扩展性
量子物理
2025-11-14 v1
摘要
随着量子硬件向容错操作迈进，一个被称为早期容错量子计算 (EFTQC) 的中间阶段正在出现，其中部分纠错使得有意义的计算成为可能。在这种机制下，量子处理器在规模和深度上的可扩展能力已成为决定其可实现性能的关键因素。本研究调查了有限可扩展性如何影响使用量子相位估计 (QPE) 模拟开壳层催化系统的资源需求。该分析比较了在两种代表性可扩展性模型下以保真度或操作速度区分的硬件原型。有限可扩展性增加了量子比特和运行时间需求，但保持了整体缩放行为不变，其中高保真架构需要较低的最低可扩展性即可解决同等规模的问题。这些效应在很大程度上与所选的可扩展性模型无关。扩展此框架，我们考察了跨硬件和码配置的运行时间竞争力，在有限可扩展性下纳入了表面码和基于量子低密度奇偶校验码 (LDPC) 的容错。结果确定了高保真架构即使在较慢的门速度下仍保持竞争力的操作机制，并表明 LDPC 码通过减少时空开销进一步扩展了该机制。这些发现共同突出了可扩展性在量化性能和指导下一代量子硬件设计中的核心作用。可扩展架构的持续进步对于将量子计算扩展到日益复杂的科学和工业应用至关重要。
引用
@article{arxiv.2511.10388,
title = {Assessing Finite Scalability in Early Fault-Tolerant Quantum Computing for Homogeneous Catalysts},
author = {Yanbing Zhou and Athena Caesura and Corneliu Buda and Xavier Jackson and Clena M. Abuan and Shangjie Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.10388},
year = {2025}
}