双层无置换：双平面 SPOQC 架构改进费米- Hubbard 模拟运行时间

我们估算了在双平面自旋光量子计算 (SPOQC) 架构上对二维费米- Hubbard 模型进行模拟的计算成本。量子比特编码在蜂窝 Floquet 码中，我们使用包含每个本征物理操作显式时间的电路级噪声模型。我们对每个平面内的晶格手术和魔法态准备进行基准测试，以及平面之间对应逻辑量子比特的横向 CNOT 门。我们编译了基于格子的 Trotter 化时间演化算子，将费米- Hubbard 模型的两个自旋子域映射到两个物理平面。这种架构设计消除了费米子置换操作，将每个 Trotter 步的深度降低至 $4t_{\mathrm{synth}} + 90$ 个逻辑时间步，其中 $t_\mathrm{synth}$ 是任意角度旋转的逻辑时间步成本；相较于以前的单平面编译的 $6t_{\mathrm{synth}} + 354$，显著降低。所有错误来源——算法 (Trotter)、逻辑噪声、魔法态不完美以及旋转合成——在单个 1% 金刚正规预算内联合处理。对于 $L\times L$ 规模的晶格，hopping 幅值为 $t$，on-site 相互作用强度为 $U$，当 $L=8$ 且 $U/t=8$ 时，我们估算总运行时间约为 2 小时，使用 $1.35\times 10^6$ 个物理量子比特。我们发现，基于后备的旋转合成方法成为可扩展性瓶颈：当所有 $L^2$ 个平行旋转在第一次尝试中成功的概率随系统规模指数衰减，导致在中等 $L$ 值时，失败分支已占主导预期运行时间。