平面中常规模量子器件的容错单次纠缠生成

考虑一个二维矩形量子比特网格，其单量子比特和最近邻双量子比特操作受局域随机泡利噪声影响。在不同的长度尺度上，该设置既描述了量子比特在圆盘上排列且几何连接受限的单个量子计算设备，也描述了由常规模量子中继站组成的平面网络。我们给出了一种在该设置中稳健地生成远距离量子比特之间纠缠的协议。在噪声低于恒定阈值错误强度时，它能在距离任意远的量子比特之间生成恒定保真度的贝尔态对。要生成长度为 $R$ 的纠缠，尺寸为 $\Theta(R)\times \Theta(\mathsf{poly}(\log R))$ 的矩形量子比特网格即可。我们的协议在单次操作中应用量子操作，在已知的泡利修正下以恒定时间建立贝尔态。相比之下，现有的纠缠生成协议要么需要控制数量随目标距离增长的局域量子器件，要么不是单次的，即具有与距离相关的执行时间。该协议利用网络中的多体纠缠，并提供了二维中首个具有长程局域纠缠且对局域随机泡利噪声具有鲁棒性的短程纠缠态的例子。作为直接推论，我们构造了一个二维局域稳定子哈密顿量，其吉布斯态在恒定正温度下具有长程局域可定位纠缠。