纠缠提升：分布式容错量子计算的低体积逻辑Bell对准备
量子物理
2026-05-05 v2
摘要
分布式体系结构是将容错量子计算 (FTQC) 扩展到单一处理器固有局限性的有前景的途径。对于分布式FTQC的实际实施，逻辑Bell对的准备必须兼顾高效的Bell对消耗以及时空体积；然而，纠缠提取协议主要关注最小化Bell对消耗，往往导致需要大量局部操作的协议。为此，我们引入了一种度量标准，用于表征准备高保真度逻辑Bell对的实际成本——链路限制体积 (LLV)，这是一种纳入物理Bell对成本和局部操作时空体积的电路体积度量。在此度量指导下，我们提出了纠缠提升协议，该协议通过旋转表面编码准备逻辑Bell对，LLV相较于先前的最先进方法降低了数量级。在该协议中，类似于最近在魔术态培育方面的进展，我们采用软信息解码器和后选择，以将Bell对的逻辑错误率压制至约 级别（从86个具有1%错误的物理Bell对），而所有局部操作均可在单个表面代码块的二维局部连通性区域内实现。我们还提出了采用高速率量子纠错码的纠缠提取管线实现方案，使逻辑错误率可任意降低，同时保持实际的实现效率。这些结果为分布式FTQC的实际实现铺平了道路，强化了快速互连技术的优势，为高效设计协议和设备提供了指导原则。
引用
@article{arxiv.2511.10729,
title = {Entanglement boosting: Low-volume logical Bell pair preparation for distributed fault-tolerant quantum computation},
author = {Shinichi Sunami and Yutaka Hirano and Toshihide Hinokuma and Hayata Yamasaki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.10729},
year = {2026}
}