Tour de gross：基于双变量自行车代码的模块化量子计算机

核心观点

本文提出了基于高率、低开销量子 LDPC 码的模块化量子计算框架——自行车架构。该架构通过长程量子比特连接和量子 LDPC 码，显著降低了量子计算机执行指定算法所需的量子比特数量，相比传统表面码架构，逻辑量子比特数量提高了一个数量级。

关键数据

• 自行车架构组件: 该架构由代码模块、T 工厂模块和连接模块组成，每个模块包含物理量子比特和连接，并通过长程耦合器连接。
• 自行车指令: 该架构支持一系列逻辑操作，包括移位自同构、模块内测量、模块间测量和 T 注入。
• 逻辑错误率: 对于两种特定的自行车码（距离为 12 和 18），文章估算了每种指令的逻辑错误率，并展示了在电路噪声下的性能分析。
• 资源估计: 文章比较了自行车架构和传统表面码架构的资源需求，表明在相同的物理资源下，自行车架构可以实现更大的逻辑电路。

研究结论

• 自行车架构满足所有六项可扩展容错架构标准，包括容错性、可寻址性、通用性、适应性、模块化和效率。
• 自行车架构通过编译策略，能够实现大规模通用量子电路的执行，并预计通过代码构造、电路设计和编译技术的进步，可以进一步提高其性能。
• 自行车架构在制造产量方面具有显著优势，更适合实际构建，为解决大规模量子计算问题提供了新的可能性。