: 在容错量子动力学模拟中的量子-经典交叉

: 虽然量子计算机有望解决经典难以处理的问题,但确定容错量子计算在实用应用中何时超越最佳经典算法仍是一个悬而未决的挑战。在这里,我们在现实硬件条件下确立了量子多体动力学的具体量子-经典交叉。我们引入了一个可扩展的容错框架,它将相干可观测量估计与非 Clifford 旋转的空间-时间高效实现相结合,抑制了限制现有部分容错方法的残余逻辑错误。与最先进的张量网络和变分蒙特卡洛算法的基准测试揭示了中等系统尺寸下混合场 Ising 动力学的具体交叉。对于物理错误率 $p=10^{-3}$,100 位一维系统的容错模拟大约需要 2 小时和 $3.7 \times 10^5$ 个物理量子比特,而张量网络方法大约需要 100 年。对于二维模型,由于快速的纠缠增长限制了经典演化时间,我们预计量子运行时间在几分钟内。物理错误率 $p=10^{-4}$ 导致量子比特数($3.1 \times 10^4$ 个物理量子比特)和运行时间(一维为分钟,二维为秒)至少减少一个数量级。量子运行时间的减少源于我们改进的旋转态注入以及量子纠错和可观测量估计协议的协同设计,它们共同抑制了逻辑错误累积并减少了采样开销。我们的结果为通往实际量子优势建立了可扩展的途径,并为未来的容错架构确定了量化工程目标。