在混合超导量子比特-腔处理器上展示动态量子电路的优势

动态量子电路 (DQC) 通过线路中部的测量、量子比特重置与重用以及经典前馈控制，减少了物理量子比特开销并压缩了电路拓扑，为量子计算提供了一条硬件高效的路径。在此，我们通过实现一系列复杂度递增的算法，在单个混合超导量子比特-腔处理器上展示了 DQC 的优势。这种混合架构由一个作为计算寄存器的高维腔量子比特 (qudit) 和一个与色散耦合的超导 transmon 辅助量子比特组成，后者被反复测量、重置和重用以实现动态控制。使用该设备，我们实现了 10 比特 Bernstein-Vazirani 算法，平均成功概率为 82%，在规模和性能上均超越了最先进的动态和静态实现；实现了 8 比特量子相位估计算法，估计误差低于 10⁻³；并在超导平台上首次实现了 Shor 算法的动态电路实现，在所有互质基上分解 15，平方统计重叠值超过 99.8%。这些结果为未来 DQC 实现提供了具体基准，并突显了 DQC 与混合量子比特-量子比特 (qubit-qudit) 架构的多功能优势，将其确立为通往可扩展、可编程量子计算的一条有前景的途径。