重六角晶格量子误差纠正策略的比较研究

拓扑量子误差纠正是量子计算机扩展路线图中的一个里程碑，旨在处理具有万亿个门的电路，以便运行实际问题的量子算法。方格表面代码已成为应对这一挑战的主力军，因为它对当前设备的要求更温和，包括所需的误差率和较小的局部连通性。然而，在某些平台上，为了在硬件层面最小化门错误，连通性甚至被保持在更低水平，这限制了可以直接在其上实施的误差纠正代码。在这项工作中，我们对重六角晶格（当前IBM超导量子计算机的架构）克服这一限制的可能策略进行了比较研究。我们探索了两种互补策略：寻找将表面代码有效嵌入重六角晶格的方法，以及使用连通性要求自然适配该架构的代码，例如子系统类型和Floquet代码。通过使用复杂度更高的噪声模型，我们评估了这些策略在IBM设备上的性能，特别是在误差阈值和量子位占用方面。发现基于SWAP的优化嵌入表面代码是实现量子误差纠正优势的最有前景策略。