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容错多门隐形传态的设计规则

量子物理 2026-07-01 v1 分布式、并行与集群计算

摘要

多门隐形传态(MGT)通过1-ebit扇出量子电路将nn个远程门打包到一个ebit中,相对于顺序门隐形传态节省了n1n{-}1个纠缠对。其代价是相关的故障模式:单个网络故障通过扇出树传播,注入权重为nn的泡利误差。我们推导了容错数据包大小的设计规则,对于距离为dd的旋转表面码,使用相关感知解码器时\nmaxcorr(d)=d/2\nmax^{\text{corr}}(d) = \lceil d/2 \rceil(不使用则为\nmaxnaive=d/2\nmax^{\text{naive}} = \lfloor d/2 \rfloor),限制了在保持容错性的同时可以打包的门数量。使用PyMatching进行的模拟表明,由数据包电路的噪声模型构建的标准MWPM解码器自然地纠正了相关误差:在网络与本地噪声比γ=\pnet/\pgate\gamma = \pnet/\pgate高达100的情况下,在中等至高γ\gamma值下,数据包匹配或超过了逐链路顺序LER,且优势随γ\gammadd的增加而增长,同时将纠缠成本从nn个ebit降低到1个。当网络是瓶颈时(γ1\gamma \gg 1),打包化获胜;在γ1\gamma \approx 1时,额外的n1n{-}1个本地扇出门抵消了网络节省。不需要自定义解码器:电路级噪声模型已经编码了相关性。这些结果使噪声感知的分布式电路编译器能够倾向于扇出打包化,而无需牺牲容错性。

关键词

引用

@article{arxiv.2607.01342,
  title  = {Design rules for fault-tolerant multi-gate teleportation},
  author = {Mathys Rennela},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.01342},
  year   = {2026}
}

备注

4 pages, 1 figure, 1 table