【技术实现步骤摘要】
本申请大体上涉及量子计算。具体地，本申请公开了针对执行魔幻态纯化协议的量子电路的示例架构。
技术介绍
技术实现思路
1、本文公开了用以纯化针对t门的魔幻态的示例实施例。具体示例具有低空间开销并且使用渐近最优数目的输入魔幻态来实现给定的目标误差。空间开销被定义为物理量子比特与输出魔幻态数目之比，其是渐近恒定的，而每种输出状态使用的输入魔幻态数目和电路的t门深度在目标误差的对数中线性地缩放。与其他纯化协议不同，所公开的协议的示例在没有级联的情况下实现该性能，并且在电路中分多个步骤注入输入魔幻态，而不是在电路开始处注入所有的输入魔幻态。可以对协议的实施例进行修改，以纯化处于clifford层次结构的第三级下的其他门的魔幻态，达到相同的渐近性能。协议的实施例依赖于具有许多逻辑量子比特和大距离的弱自对偶calderbank-shor-steane码(“css码”)的结构，从而允许人们对多个量子比特实现控制交换(控制-swap)。该码在本文中称为“内码”。然后使用另一个被称为“外码”的码，使用控制-swap来测量魔幻态的性质并检测误差。备选地，人们可以使用弱自对偶css码，该弱自对偶css码针对内码实现受控hadamard，从而减小电路深度。本文公开了该协议的多个具体的小示例。
【技术保护点】
1.一种用于纯化量子计算设备中的魔幻态的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法通过幂抑制由魔幻态所展现的误差，并且其中所述方法还包括应用外码，所述外码包括具有敏感性的纠错码，所述敏感性被选择以测试所述魔幻态的所述性质，使得测量误差也通过所述幂被抑制。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述内码：(a)使用16个物理量子比特，获得6个逻辑量子比特，并且具有为4的码距；(b)使用30个物理量子比特，获得6个逻辑量子比特，并且具有为6的码距；或者(c)使用64个物理量子比特，获得12个逻辑量子比特，并且具有为8的码距。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述魔幻态通过T门来实现。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述纠错码是针对所述内码实现受控Hadamard并且减小电路深度的Calderbank-Shor-Steane码。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述魔幻态中的至少两种魔幻态是在彼此不同的级下被输入的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述内码实现受控Hadamard操作，并且所使
8.根据权利要求7所述的方法，其中：(a)所述内码使用17个物理量子比特，获得1个逻辑量子比特，并且具有为5的码距；或者(b)所述内码使用21个物理量子比特，获得3个逻辑量子比特，并且具有为5的码距。
9.一种被配置为纯化量子计算设备中的魔幻态的电路，包括：
10.根据权利要求9所述的电路，其中所述内码：(a)使用16个物理量子比特，获得6个逻辑量子比特，并且具有为4的码距；(b)使用30个物理量子比特，获得6个逻辑量子比特，并且具有为6的码距；或者(c)使用64个物理量子比特，获得12个逻辑量子比特，并且具有为8的码距。
11.根据权利要求9所述的电路，还包括被配置为实现所述魔幻态的多个T门。
12.根据权利要求9所述的电路，其中所述电路是使用Majorana零模式来实现量子比特或量子迪特的受拓扑保护的量子计算机的一部分。
13.根据权利要求9所述的电路，其中所述纠错码是针对所述内码实现受控Hadamard并且减小电路深度的Calderbank-Shor-Steane码。
14.根据权利要求9所述的电路，其中所述电路无级联。
15.根据权利要求9所述的电路，其中所述电路被配置为在彼此不同的电路级输入所述魔幻态中的至少两个魔幻态。
16.根据权利要求9所述的电路，其中所述内码实现受控Hadamard操作，并且所使用的物理量子比特或量子迪特的所述数目为奇数。
17.根据权利要求16所述的电路，其中：(a)所述内码使用17个物理量子比特，获得1个逻辑量子比特，并且具有为5的码距；或者(b)所述内码使用21个物理量子比特，获得3个逻辑量子比特，并且具有为5的码距。
18.根据权利要求9所述的电路，其中所述外码被配置为：当与距离为7或更大的内码一起被使用时，并且在所述外码从围长为6或更大的Tanner图形被获得并且所述外码具有为7或更大的距离的情况下，给出第7阶误差减少。
19.一种用于在量子计算设备中纯化魔幻态的方法，所述方法包括：
20.根据权利要求19所述的方法，其中通过在二维网格或三维网格中排列所述量子比特或量子迪特，所述外码被确定。
...【技术特征摘要】
1.一种用于纯化量子计算设备中的魔幻态的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法通过幂抑制由魔幻态所展现的误差，并且其中所述方法还包括应用外码，所述外码包括具有敏感性的纠错码，所述敏感性被选择以测试所述魔幻态的所述性质，使得测量误差也通过所述幂被抑制。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述内码：(a)使用16个物理量子比特，获得6个逻辑量子比特，并且具有为4的码距；(b)使用30个物理量子比特，获得6个逻辑量子比特，并且具有为6的码距；或者(c)使用64个物理量子比特，获得12个逻辑量子比特，并且具有为8的码距。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述魔幻态通过t门来实现。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述纠错码是针对所述内码实现受控hadamard并且减小电路深度的calderbank-shor-steane码。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述魔幻态中的至少两种魔幻态是在彼此不同的级下被输入的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述内码实现受控hadamard操作，并且所使用的物理量子比特或量子迪特的所述数目为奇数。
8.根据权利要求7所述的方法，其中：(a)所述内码使用17个物理量子比特，获得1个逻辑量子比特，并且具有为5的码距；或者(b)所述内码使用21个物理量子比特，获得3个逻辑量子比特，并且具有为5的码距。
9.一种被配置为纯化量子计算设备中的魔幻态的电路，包括：
10.根据权利要求9所述的电路，其中所述内码：(a)使用16个物理量子比特，获得6个逻辑量子比特，并且具有为4的码距；(b)使用30个物理量子比...
【专利技术属性】
技术研发人员：河政完，D·韦克，M·黑斯廷斯，D·波林，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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