抑制光子量子计算中融合操作的擦除错误
量子物理
2026-04-24 v1 硬件体系结构
摘要
光子量子计算提供了一条通往量子计算的有前景道路，因其本质上支持测量基量子计算(MBQC)模型。在MBQC中，通过对预生成的图状态进行测量来执行程序，其构建主要依赖概率性融合操作。然而，光子量子计算中的融合操作易受两大主要误差源的影响：融合失败和融合擦除。因此，MBQC编译必须考虑这两种误差机制，以生成可靠且高效的光子执行方案。先前的面向全光子架构的MBQC编译方案(如OneAdapt)主要关注处理融合失败，却未显式建模由光子损失引起的融合擦除，这类擦除错误可能比融合失败更为致命。为抑制融合擦除误差，我们引入一种新型MBQC编译方案，基于自旋量子存储器。我们提出树状编码融合( tree-encoded fusion)，这是一种抑制图状态生成期间擦除误差的编码策略。进一步地，我们将该方案集成到具有降低量子程序执行开销算法的编译器框架中。我们在六个具有代表性的量子算法基准测试上使用真实的PQC模拟器进行评估，涵盖多个程序规模。结果表明，树状编码融合优于其他融合编码策略，展现出更好的鲁棒性；而我们的编译器相较于OneAdapt实现了指数级的改进。此外，我们通过在真实PQC硬件上的原型演示验证了该方法的可行性。
引用
@article{arxiv.2604.21475,
title = {Suppressing the Erasure Error of Fusion Operation in Photonic Quantum Computing},
author = {Xiangyu Ren and Yuexun Huang and Zhemin Zhang and Yuchen Zhu and Tsung-Yi Ho and Antonio Barbalace and Zhiding Liang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.21475},
year = {2026}
}