预容错量子计算时代中门近似误差的平均与酉耦合簇拟设的性能

容错量子计算（FTQC）对于以抗噪方式实现量子算法、从而即使在噪声存在下也能享受量子计算机的优势至关重要。在FTQC中，量子电路被分解为可容错实现的通用门，例如Clifford+T门。此处，T门通常被视为量子计算的关键资源，因为其作用无法在经典计算机上高效模拟，且实验上难以容错实现。实际上，在不久的将来很可能仅有数量有限的T门可用。在预FTQC时代，由于可用资源受限，精确估计整个电路的分解误差至关重要。本文中，我们提出：对于包含大量量子门的给定量子电路，其Clifford+T分解误差可通过平均电路中各量子门的分解误差建模为去极化噪声，且我们的模型比朴素估计提供更准确的误差估计。我们以量子计算机在量子化学应用中使用的酉耦合簇（UCC）拟设为实例说明。我们从理论上评估了UCC拟设分解为Clifford+T门时的近似误差，并对多种分子的数值模拟验证了我们的模型能很好解释该拟设的总分解误差。我们的结果使得在量子计算机早期应用中能精确且高效地使用量子资源，并推动关于量子计算在即将到来的未来能达成什么的研究。