Plaquette：面向容错量子计算机的硬件感知设计平台

构建容错量子计算机（FTQC）的硬件团队必须决定抑制哪些缺陷，而这一决定需要了解架构在设备实际噪声下的逻辑性能。硬件噪声通常偏离可扩展稳定子模拟器所使用的随机泡利模型：超导transmon会泄漏出计算子空间，中性原子会通过中间态散射， trapped离子因其运动模式吸收声子而发热，以及校准不当的控制会相干地过度旋转。我们提出了Plaquette，一个理论框架和软件套件，可直接从此类缺陷的物理原理计算容错架构的逻辑性能。在Plaquette中，硬件误差模型只需指定一次，形式为Kraus算子、Hamiltonian-Lindblad动力学或实验重建的量子信道，并自动编译为四类采样器各自所需的精确或近似表示：用于泡利噪声的稳定子采样、用于泄漏和环境扇区的新型XPauli采样器、用于相干误差的近Clifford采样器，以及用于精确参考计算的完整态模拟。我们针对完整态模拟验证了XPauli和近Clifford采样器，它们在统计不确定性范围内可以匹配，而泡利扭曲化可能因误差模型而异。我们展示了该框架在三种误差模型上的应用：超导量子比特中的泄漏、中性原子中的中间态散射以及trapped离子中的加热。Plaquette与仅Clifford模拟之间的差异大小随平台和噪声过程而变化，因此可靠的阈值、误差预算和开销估计需要最准确的模拟。Plaquette提供了一条从设备的开放系统物理到基于其构建的FTQC逻辑性能的直接路径。