迈向配备穿梭功能的 2×N 量子比特阵列的早期容错

众所周知，局部相互作用量子比特的二维网格是实现容错量子计算的一个有前景的平台。然而，在不久的将来，开发低维结构可能证明挑战较小。在本文中，我们表明这种受限架构也可以支持容错；具体而言，我们探索了一个 2×N 量子比特阵列，其中非相邻量子比特之间的相互作用是通过沿阵列行穿梭逻辑信息来实现的。尽管此设置存在明显的限制，但我们证明了纠错是可能的，并确定了自然适合该平台的代码类别。以硅自旋量子比特作为满足我们要求的量子比特的实际例子，我们提供了一种使用表面码实现完全通用量子计算的协议，同时也解决了特定于硅自旋量子比特器件的额外限制。通过数值模拟，我们使用真实的噪声模型评估了该架构的性能，表明表面码和更复杂的 qLDPC 码都能有效地抑制门噪声和穿梭噪声，达到允许在经典不可计算范围内执行量子算法的水平。因此，这项工作使我们向执行超越经典机器的量子算法迈进了一步。