无需辅助模式的 Majorana 量子比特确定性拓扑量子门

拓扑量子计算中的量子门实现在基础与实践两方面仍面临显著挑战。在此，我们提出一种确定性的、完全拓扑保护的基于测量的方案，以解决在 Majorana 量子比特上实现 Clifford 量子门的问题。我们的方案基于严格证明：单量子比特门可通过利用相邻 Majorana 量子比特来执行，且不扰动其所携带的量子信息，从而消除了拓扑量子计算中对辅助 Majorana 零模（MZMs）的需求。得益于无辅助结构，我们通过对双量子比特 Clifford 门构建几何可视化，展示了用四步实现双量子比特 Clifford 门的最小测量序列。为避免仅测量策略的不确定性，我们提出在其参数空间中操控 MZMs 以纠正不期望的测量结果，同时保持完全的拓扑保护，这在一个具体 Majorana 平台中得以演示。我们的方案确定了基于测量的拓扑确定性 Clifford 门的最小操作，并提供了拓扑量子计算的无辅助设计。