基于复合方案的魔态预提炼

魔态提炼（MSD）是容错量子计算的基石，使通过将非 Clifford 门注入稳定器电路实现。然而，当前 MSD 协议的巨大开销仍是大规模实现的主要障碍。我们提出了一种通用的预提炼框架，基于抑制魔态生成中系统误差的复合脉冲序列。虽然大多数复合设计针对简单门（如 X、Z 或 Hadamard）进行，但我们的方案直接实现具有针对性系统误差鲁棒性的非 Clifford T 门。我们针对超导、捕获离子、中性原子和集成光子平台的主导控制缺陷开发了定制化的复合序列。为量化实现效果，我们引入了专为 T 门设计的、以操作为导向的忠诚度度量——T-魔错，捕捉该门在准备高忠诚度魔态方面的有效性。我们进一步表明，注入故障魔态通道的误差随状态的主导误差呈线性比例。我们所考虑的系统误差主导 regime 下，该方法可降低最高多达三级的提炼层数，相当于显著节省量子比特开销，为更高效的通用量子计算提供了一条实用路径。