Flexion：面向离子阱系统的自适应原位编码用于按需量子纠错
量子物理
2025-04-24 v1
摘要
近期的量子硬件与量子纠错（QEC）技术进展为早期容错量子计算（FTQC）的演示奠定了基础。一个关键近期目标是构建能够可靠执行数百万逻辑运算的系统——称为 megaquop 量子计算机（MQC）。本文提出一种新型面向 MQC 的 trapped-ion 量子计算机（TIQC）的系统架构，利用其对单量子门（1Q）的超高保真度以及由量子电荷耦合器件（QCCD）架构及离子搬运功能所实现的高效双量子（2Q）逻辑 CNOT 门。我们提出 Flexion，一种混合编码方案，采用裸量子比特进行 1Q 门，采用 QEC 编码逻辑量子比特进行 2Q 门。该方法避免对所有量子比特完全编码，消除门合成、量子传输和魔法态提炼等开销用于非 Cliff 门。为支持这一目标，我们设计（1）一种低噪声的裸量子比特与逻辑量子比特之间的转换协议，（2）针对 2D 网格式 TIQC 的裸-逻辑混合指令集架构，以及（3）一种最小化转换成本并优化调度效率的编译器。我们在 VQA 和小规模 FTQC 基准测试中评估了该方法，表明其在显著降低资源开销的同时实现了显著的性能提升，为 TIQC 上的早期 FTQC 提供了一条实用路径。
引用
@article{arxiv.2504.16303,
title = {Flexion: Adaptive In-Situ Encoding for On-Demand QEC in Ion Trap Systems},
author = {Keyi Yin and Xiang Fang and Zhuo Chen and Ang Li and David Hayes and Eneet Kaur and Reza Nejabati and Hartmut Haeffner and Wes Campbell and Eric Hudson and Jens Palsberg and Travis Humble and Yufei Ding},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.16303},
year = {2025}
}