网络化虚拟提炼的时空权衡

与单体设备不同，模块化、网络化的量子体系结构基于使用量子通信链路 interconnecting 更小的量子硬件节点，具有实现可扩展性的前景。虚拟提炼 (VD) 是一种技术，可在量子态副本数增加的情况下在理想条件下指数级抑制误差。然而，VD 所需的额外门操作会引入进一步的误差，可能限制其实际效果。在本工作中，我们分析了三种实际的 VD 实现方式，这些方式对应于最大化时空权衡的边缘情况。具体而言，我们考虑一种最小化量子比特数量但引入显著更深量子电路的实现方式，并与使用额外量子比特并行化副本准备的实现方式进行对比，包括一种常数深度的实现。我们严格描述了它们的电路深度和门计数要求，并为在网络化量子系统中实现它们开发了明确的体系结构——同时也详细描述了在早期容错量子体系结构中的实现。我们在现实的噪声特征下对这三种实现进行数值比较，得出以下结论：首先，VD 即使在非常嘈杂的状态下也能有效抑制误差。其次，常数深度实现始终优于最小化量子比特数量的实现。最后，该方法对远程纠缠操作的错误极其稳健，局部门操作的噪声是其性能的主要限制因素。