重量六边形超导量子处理器上的面积码规模化
量子物理
2025-10-22 v1
摘要
在硬件本征连通性不匹配代码的前提下，演示面积码量子存储的亚阈值规模化仍是核心挑战。我们在 IBM 重量六边形超导处理器上，通过共同设计代码嵌入和控制方案来解决此问题：采用基于桥接 ancilla 的深度最小化 SWAP-based "折叠-展开" 嵌入，结合稳健、洞察动态去相位技术。 在 Heron 代数设备上，我们实现了从均匀距离 3 代码到各向异性距离 (dx, dz) = (3,5) 和 (5,3) 代码的各向异性缩放。我们发现，增加 dz (dx) 可在多个量子纠错循环内改善 Z 基 (X 基) 逻辑状态的保护。尽管尚未实现任意逻辑初始状态的全局亚阈值代码规模化，但我们认为通过_minor_ 硬件改进即可实现。我们表明 DD 在其中起到了主要作用：它抑制了重量六边形布局中累积的相干 ZZ 串扰和非马尔可夫 dephasing，消除了在未使用 DD 的缩放代码与小型带 DD 代码比较时出现的伪亚阈值主张。为量化性能，我们推导了一种从 X 基和 Z 基逻辑误差数据直接计算的纠缠保真度指标，提供每周期、SPAM-aware 的界限。该纠缠保真度指标揭示，广泛使用的单参数拟合用于计算抑制因子时，当其假设被违反时，可能误characterize 或掩盖代码性能；我们确定了平稳性、单元性以及逻辑 SPAM 可忽略这几项假设成立的条件，并指出这些假设在我们的数据中不成立。我们的结果为在非本机架构上集成 QEC 与优化 DD，以实现偏置、非马尔可夫噪声下的可靠亚阈值面积码规模化测试，奠定了具体路径。
引用
@article{arxiv.2510.18847,
title = {Surface code scaling on heavy-hex superconducting quantum processors},
author = {Arian Vezvaee and Cesar Benito and Mario Morford-Oberst and Alejandro Bermudez and Daniel A. Lidar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.18847},
year = {2025}
}