面向通用量子计算的逻辑比特混合噪声保护

量子计算机现已展现出超越任何经典机器的潜力。然而，误差限制了这一能力，且由于比特数有限与控制受限，当前机器尚无法实现纠错码。因此，动力学解耦（DD）与以更少比特限制噪声的编码方式更具前景。出于这些原因，我们提出了一种通用量子计算模型，相较于标准量子纠错码等需要巨大开销的策略具有诸多优势。首先，我们将物理比特上的集体噪声与个体噪声分离，并使用仅以两个比特编码的退相干自由子空间（DFS）来消除集体噪声。其次，我们的浴模型非常通用，采用自旋-玻色子型浴但不作任何马尔可夫假设。第三，我们既可使用稳态全局磁场，也可设计一组DD脉冲以消除大部分剩余噪声，且与编码比特上的逻辑操作对易。这允许在实施门操作的同时消除噪声。该混合保护策略得到了数值支持，为处理量子计算中的退相干问题提供了高效途径，并对若干当前量子计算系统具实验可行性。近期一项基于超导比特的实验突显了这一点，在若干现实参数假设下，其展现出提升可可靠实施门数的潜力。