基于近似 Gottesman-Kitaev-Preskill 码迈向实用量子比特计算之进展

将量子比特编码于振荡器的连续自由度中，是一条有前景的纠错量子计算路径。一种有利的实现方式是通过 Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) 栅格态，其对称性允许纠正振荡器上任意小的连续误差。遗憾的是，理想栅格态具有无限能量，因此寻找现实、实用且对应用有用的有限能量近似至关重要。在本文前半部分，我们独立于物理架构考察不完美 GKP 态对计算线路的影响。为此，我们利用近期发展的模子系统分解，通过若干优值指标分析可归一化 GKP 态的物理与逻辑内容。通过追踪因 GKP 态不完美而进入计算线路的错误，我们得以衡量这些态对 NISQ（含噪中等规模量子）设备的效用。在后半部分，我们聚焦于光子域中的一种态制备方案，其中对高斯态某些模式的光子数分辨测量可在其他模式中产生非高斯态。我们给出了 GKP 态制备的详细数值结果，同时估算了实际设置中的资源需求，并用所开发工具探测所得态的质量。我们的数值实验表明，我们能以近乎相等的资源生成 GKP 布洛赫球中的任意态，这对魔法态制备开销具有重要意义。