Pangaea 架构：通过量子总线实现容错异构拓扑码

我们介绍了 Pangaea，这是一种容错量子架构，它使用量子总线来介导二维拓扑码远程补丁之间的逻辑操作。该总线是一个辅助规范码带，其测量在保持最近邻物理连通性的同时重构了联合逻辑算符。量子总线支持原生异构拓扑码和多量子比特 Pauli 操作，可被解释为格点手术的三维推广。我们仅需 $O(dN_L)$ 个物理量子比特即可实现 $N_L$ 个距离为 $d$ 的逻辑量子比特的多量子比特相互作用，而传统二维架构需要 $O(d^2N_L)$。在 50 个逻辑量子比特的规模下，Pangaea 在匹配的逻辑错误率下使用的物理量子比特比平面表面码架构少达 $10\times$。我们使用伪阈值模拟验证了表面-表面和表面-颜色联合奇偶校验中长程基于测量的 CNOT 原语的容错性。我们使用该协议构建了一个利用量子总线的原生异构 15-to-1 魔态蒸馏模块。这些结果确立了 Pangaea 作为三维容错量子计算的可扩展架构，解决了平面格点手术的路由瓶颈。