基于Bell测量的晶格手术：低纠缠成本的模块化容错量子计算

模块化架构是实现容错量子计算机可扩展性的有前景的方案。由小规模、低噪声的量子处理器通过相对噪声较大的量子链路连接而成的系统，能够在噪声局限于接口区域的前提下实现容错运算。在寻找实现量子链路的最高效协议方面至关重要，因为跨模块纠缠的产生率和保真度在难以与局部纠缠相媲美。我们引入一种在表面码上进行晶格手术的协议，其中所有非局部操作均为Bell测量。该协议同时约束了链路噪声，且所需的跨模块门数仅为先前方案的一半。为缓解距离缩短的钩状错误，我们提出在 syndrome 测量轮次之间交替切换门序列的策略，从而防止多个钩状错误同时与代码中的逻辑算符重合。我们在两个分离模块上的逻辑量子比特制备逻辑Bell态时评估了该协议的性能。基于depolarizing 噪声的电路水平仿真显示，在给定模块间纠缠率下，本协议的逻辑误差抑制能力在广泛的链路噪声范围内均优于最佳备选方案，通常可实现约40%的纠缠资源节省。我们的方法适用于任何需要跨处理器模块划分的量子电路，因而可指导超越表面码的资源高效模块化量子计算发展。