环形管道在严格二维器件中实现高效三维量子比特晶格
量子物理
2025-01-23 v3
摘要
许多量子计算平台基于二维物理布局。本文探讨一种称为环形管道的概念，其允许在严格运行二维器件的同时获得三维晶格的诸多优势。该概念利用量子比特穿梭，这是半导体自旋量子比特与离子阱量子比特等平台中已成熟的特征。环形管道架构与其他穿梭方案具有相似的硬件需求，但可处理一叠量子比特阵列而非仅一个。即便高度有限的堆叠，也能支持从NISQ时代误差缓解到容错码等多种方案。对于前者，涉及多态的协议可以与时空资源成本相当于制备一个含噪副本的方式实现。对于后者，可实现远更广的码结构种类；作为示例，我们考虑具有层内横向CNOT的分层二维码。在合理假设下，该方法可将魔法态蒸馏的时空成本降低两个数量级。使用受实验启发的噪声模型进行的数值建模验证了该架构在提供此收益的同时不会显著降低码的阈值。
引用
@article{arxiv.2203.13123,
title = {Looped Pipelines Enabling Effective 3D Qubit Lattices in a Strictly 2D Device},
author = {Zhenyu Cai and Adam Siegel and Simon Benjamin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.13123},
year = {2025}
}
备注
Fixed errors in Fig. 19 (which is Fig. 20 in the published version)