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Constant-overhead magic state distillation
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AI
DOI：10.1038/s41567-025-03026-0.png)
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摘要
En 中文
大多数实现量子计算的方案需要访问所谓的魔态，以实现通用量子计算。由于制备过程可能存在噪声，需要魔态提纯方法来提高其精度并抑制任何潜在错误。然而，魔态提纯计算资源密集，常被视为可扩展量子计算的瓶颈。这里的成本由开销定义：噪声输入魔态与更纯净输出魔态的比率。已知该开销随着ϵ→0时缩放为
$${\mathcal{O}}({\log }^{\gamma }(1/\epsilon ))$$
，其中ϵ是输出误差率，γ为某个常数。降低此开销，即减小γ，对于消除瓶颈至关重要。然而，确定对魔态进行提纯时能达到的最小指数γ已被证明具有挑战性。在此，我们通过展示具有最优指数γ=0的协议解决了这一问题，这对应于具有常数开销的魔态提纯，并证明这对于最重要的魔态（如
$$\left\vert {\mathsf{T}}\right\rangle$$
和
$$\left\vert {\mathsf{CCZ}}\right\rangle$$
）是可行的。这是通过使用代数几何构造来构建具有跨距非Clifford门的第一个渐近优良量子码实现的，我们为此还构建了一个具有线性解码半径的高效解码器。魔态的创建和提纯可能是量子计算中的限制步骤。现已发现一种纠错码，该过程的开销达到最低可能值，表明可实现最优性能。
Keyword:
magic state distillation
quantum computing
error correction
overhead optimization
transversal gates
期刊
IF:
18.4
论文数:
6.7K
被引数:
5.7W
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