面向Megaquop应用的部分容错量子计算
量子物理
2026-03-16 v1
摘要
部分容错量子计算（Partially Fault-Tolerant Quantum Computing, FTQC）最近作为执行规模为megaquop的电路（包含数百万个逻辑运算）的 promising 方法而浮出水面。本文通过对基于准确超导处理器硬件规格的STAR架构进行量子资源估算（QRE），并将其与完整FTQC架构的QRE进行比较，展示了该方法的优势与局限。我们指出，STAR架构协议的性能如何受硬件改进的影响。我们还通过发展一种利用代码生长来降低生产类旋转态工厂规模的程序，减少部分FTQC的空间需求。我们的结果揭示了最优预生长代码距离与旋转角度相对于生长后失真之间存在非平凡依赖关系。进一步，我们分析了工厂规模与误差缓解开销之间的空间--时间权衡，观察到在应用不可感知的setting下，对于约--个小角旋转门的电路，存在一个 Goldilocks 区。我们表明，2D Fermi--Hubbard模型系统的量子模拟特别适合STAR架构，仅需数十万个物理量子比特，运行时间约为几分钟即可处理适度系统规模。由于其在更大系统规模上的有利算法扩展，针对2D Fermi--Hubbard模型的实用规模模拟可能通过部分FTQC实现。
引用
@article{arxiv.2603.13093,
title = {Partially Fault-Tolerant Quantum Computation for Megaquop Applications},
author = {Ming-Zhi Chung and Ali H. Z. Kavaki and Artur Scherer and Abdullah Khalid and Xiangzhou Kong and Toru Kawakubo and Namit Anand and Gebremedhin A Dagnew and Zachary Webb and Allyson Silva and Gaurav Gyawali and Tennin Yan and Keisuke Fujii and Alan Ho and Masoud Mohseni and Pooya Ronagh and John Martinis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.13093},
year = {2026}
}
备注
30 pages, 20 figures