State-adaptive quantum error correction and fault-tolerant quantum computing
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）
本研究提出了一种基于量子态适应的错误校正框架，通过利用量子互信息提升容错量子计算的效率与可靠性。
2026-01-30 quant-ph
Non-Uniform Code Concatenation for Universal Fault-Tolerant Quantum Computing
使用横向门是容错量子计算的一种简单有效的技术。由于横向门本身不能在计算上是通用的，它们必须与其他方法相结合，如魔态蒸馏，代码切换或代码级联，以实现普遍性。在本文中，我们提出了一种用于通用容错量子计算的替代方法，该方法主要基于[PRL 112，010505（2014）]中提出的代码级联方法，但采用非均匀的方式。所提出的方法基于7-qubit Steane码与15-qubit Reed-Muller码以及5-qubit码与15-qubit Reed-Muller码的非均匀级联来描述，这分别导致两个49-qubit和47-qubit码。这些代码可以纠正任何任意的单一物理错误，并能够执行一组通用的容错门，而不使用魔法状态蒸馏。
2016-11-02 quant-ph
Fault-tolerant quantum computing with a high-rate symplectic double code
针对[[30, 6, 5]]辛双重码提出高效容错编码器，以少量辅助量子比特降低资源开销并保持低逻辑错误率，支持任意态注入和通用量子计算，为近期实验中的高效容错量子计算提供可行路径。
2025-09-18 quant-ph
Fault-tolerant breathing pattern in optical lattices as a dynamical quantum memory
对量子信息处理的建议通常需要开发新的量子技术。然而，在这里，我们建立量子存储器的超冷原子在一维光晶格与现有的最先进的技术。在抛物外场作用下，我们证明了任意初始态在光晶格的一端可以时间演化和复苏，具有非常高的保真度，在可预测的离散时间间隔。物理上，抛物线场，可以催化呼吸模式。初始状态由模式记忆，并且可以在任何复兴时刻检索。与通常的与时间无关的记忆相比，我们称之为动态记忆。此外，我们还证明了量子态在恢复时刻的高保真度对制造缺陷甚至含时噪声具有容错性。
2014-07-02 quant-ph
Fire and ice: Partially fault-tolerant quantum computing with selective state filtering
Microsoft Quantum（微软量子）
通过将五量子位Laflamme码与四量子位Iceberg码结合，提出一种纠错方案，在非完全容错的情况下实现高效量子计算。
2026-05-14 quant-ph
Latency in local, two-dimensional, fault-tolerant quantum computing
我们分析了容错量子计算的延迟的基础上的9量子位培根肖尔码使用本地，二维架构。我们将数据量子位嵌入到7 × 7的物理量子位阵列中，其中额外的量子位用于辅助准备和通过SWAP链进行量子位传输。相对于使用Steane的7-qubit代码的类似实现，延迟减少了（K。M. Svore，D. P. Dienjienzo和B. M. Terhal，量子信息& Computation { \bf 7}，297（2007））。此外，当存储器错误被认为是门错误率的十分之一时，错误阈值也被改进为$2.02 \times 10^{-5}$。
2008-05-27 quant-ph
Efficient fault-tolerant quantum computing
讨论了采用高效量子纠错码的容错量子计算方法。引入了几种新技术来限制恢复之前或恢复期间的错误累积。得到了几类合格的量子码，并展示了好的候选者。这允许对鲁棒量子计算的允许错误率和最小开销进行新的分析。研究发现，在普遍存在的随机、不相关误差的标准噪声模型下，量子计算机只需要比其中包含的逻辑机器大一个数量级就可以可靠。例如，放大22倍，门错误率为$10^{-5}$阶，足以允许大型量子算法，如千位数的因式分解。
1998-09-18 quant-ph
Generating and verifying graph states for fault-tolerant topological measurement-based quantum computing in 2D optical lattices
我们提出了两种方案，用于实现图状态的容错拓扑测量为基础的量子计算在二维光晶格。我们发现，双层集群和表面码状态可以创建由全球单行和受控Z操作。该计划受益于原子寻址的2D光晶格上的可访问性和存在的一个有效的验证协议，使我们能够确保实验的可行性测量的保真度的系统对理想的图形状态。模拟结果表明，潜在的物理实现容错测量为基础的量子计算对失相和幺正相位误差在光晶格。
2013-04-10 quant-ph
Fault-tolerant linear optical quantum computing with small-amplitude coherent states
使用两个光学相干态作为量子比特基态的量子计算已经被建议作为具有较低物理资源开销的单光子光学量子计算的有趣替代方案。由于需要产生具有大相干振幅的脆弱对角态，这些提议被质疑为在短期内执行量子计算的实用方法。在这里，我们表明，通过使用容错纠错方案，人们只需要使用相对较小的相干态振幅（$α> 1.2$），以实现通用的量子计算。我们研究了小相干态振幅和光子损失对容错性的影响，使用蒙特卡罗模拟的纠错方案，并显示用于第一级编码的资源量是数量级低于最知名的单光子方案。我们用蒙特卡罗模拟研究了这一规律，并在模拟中考虑了光子损失的影响。
2007-07-03 quant-ph
Fault-Tolerant Measurement-Based Quantum Computing with Continuous-Variable Cluster States
关于高斯连续变量团簇态的一个长期悬而未决的问题是，它们是否能够实现基于测量的容错量子计算。答案是肯定的。簇中高于20.5dB阈值的初始压缩确保来自作用于编码量子位的有限压缩的误差低于已知的基于量子位的纠错码的容错阈值。通过与这些代码之一级联并使用基于辅助的纠错，理论上无限长度的容错测量量子计算是可能的，具有双压缩簇态。
2014-04-03 quant-ph
Perspective: Toward large-scale fault-tolerant universal photonic quantum computing
光子量子计算是实现普适量子计算的主要途径之一。然而，光子量子计算的大规模实现一直受到其固有困难的阻碍，例如光子量子比特的概率纠缠门和缺乏可扩展的方法来构建光子电路。在这里，我们将讨论如何利用最近出现的两个关键思想来克服这些限制。一种是利用混合量子位-连续变量方法实现光子量子位的确定性通用门集。另一种是时域复用技术，在不改变光子电路结构的情况下实现任意大规模的量子计算。这些想法将使通用光子量子计算机的可扩展实现成为可能，其中可以包含硬件高效的纠错码。此外，这种系统的全光实现可以在原理上增加超过THz的操作带宽，从而实现具有超高操作频率的大规模容错通用量子计算机。
2019-04-16 quant-ph
Universal Fault-Tolerant Quantum Computing with Stabiliser Codes
量子计算机设计中使用的量子逻辑门应该是通用的，这意味着可以执行任意量子计算，并且是容错的，这意味着这些门可以防止错误失控。一些不通过定理限制了一组容错逻辑门可以通用的方式。这些定理是非常严格的，传统的智慧认为，一个通用的容错逻辑门集不能在本地实现，需要我们使用昂贵的蒸馏程序进行量子计算。在这里，我们提出了一个通用的容错逻辑与稳定器代码的一般框架，连同一个不去定理，揭示了非常广泛的条件约束这样的门集。我们的定理适用于范围广泛的稳定码的家庭，包括级联码和传统的拓扑稳定码，如表面码。我们的no-go定理的广泛适用性提供了一个新的视角，如何克服通用容错门集的约束。特别是，我们展示了如何非单一的实现逻辑门提供了一种通用的方法来规避不去定理，我们提出了一个丰富的景观的建设逻辑门集，是通用的和容错的。也就是说，我们的不去定理不是限制什么是可能的，而是提供了一个路标，引导我们找到新的、有效的容错量子计算架构。
2021-05-20 quant-ph
Semi-Loss-Tolerant Strong Coin Flipping Protocol Using EPR Pairs
在本文中，我们提出了一个量子强抛硬币协议。该协议利用了EPR对和量子存储器，并对量子通信信道和量子存储器中的损耗进行了分析。我们获得了公平场景中的偏差作为$p$的函数，其中$p$是Bob的量子存储器中的粒子丢失的概率，这意味着我们的偏差随着量子存储器中的丢失程度的变化而变化。因此，我们称我们的协议为半容错协议。我们还表明，随着减少$p$的偏见减少。当$p$接近0时，偏差接近0.3536，这小于所有先前的丢失容忍协议的偏差。双方的最佳作弊策略的细节也给出和分析。并对实验的可行性进行了讨论和论证。与以前的基于量子比特的容损SCF协议相比，我们引入EPR对来保持我们的协议的容损性，同时试图降低偏置。此外，使用了量子存储器，并考虑了其中的损耗。我们获得了公平场景中的偏差作为$p$的函数，其中$p$是Bob的量子存储器中的粒子丢失的概率，这意味着我们的偏差随着量子存储器中的丢失程度的变化而变化。我们还表明，随着减少$p$的偏见减少。当$p$接近0时，偏差接近0.3536，这小于所有先前的丢失容忍协议的偏差。双方的最佳作弊策略的细节也给出和分析。此外，实验的可行性进行了讨论和论证。
2012-03-19 quant-ph
Noise threshold and resource cost of fault-tolerant quantum computing with Majorana fermions in hybrid systems
研究了由Majorana费米子和拓扑无保护量子系统（如超导电路或量子点）组成的系统中的容错量子计算.拓扑无保护的量子系统引起的错误需要用纠错方案来纠正，例如，表面码。我们发现，这种混合拓扑量子计算机的纠错性能并不优于一个正常的量子计算机，除非马约拉纳费米子的拓扑电荷是不受噪声的影响。如果改变拓扑电荷的错误很少发生，那么容错阈值就比普通量子计算机的阈值高得多，并且表面编码逻辑量子比特可以仅用几十个拓扑量子比特来编码，而不是大约一千个普通量子比特。
2016-09-16 quant-ph
Early Fault-Tolerant Quantum Computing
本文提出早期容错量子计算（EFTQC）架构性能模型，揭示早期容错算法在适度可扩展性下的优势，以相位估计为例展示其能提升量子计算机处理规模。
2023-11-24 quant-ph
Hardware-Efficient Fault Tolerant Quantum Computing with Bosonic Grid States in Superconducting Circuits
本文综述玻色网格态编码，指出利用多模玻色量子比特可在单物理单元层面纠错、降低硬件需求，是超导电路实现MHz级容错门量子计算的最短路径。
2024-09-09 quant-ph
Error tolerance and tradeoffs in loss- and failure-tolerant quantum computing schemes
量子比特丢失和量子门失效是发展可扩展量子计算的重要问题。最近已经提出了各种方案来容忍量子位丢失和门故障。这些包括基于集群和奇偶校验状态的方案。我们表明，通过设计这样的计划，专门容忍这些错误类型，我们会导致指数井喷去极化噪声。我们讨论了几个例子，并提出了最小化这个问题的技术。通常，这引入了与其他不期望的效果的折衷。在某些情况下，这是物理资源要求，而在其他情况下，这是噪声率。
2007-01-12 quant-ph
On Universal and Fault-Tolerant Quantum Computing
提出了一种新的量子计算通用容错基（门集）。这样的集合对于在现实的噪声环境中进行量子计算是必要的。新的基由两个单量子位门（Hadamard和${σ_z}^{1/4}$）和一个双量子位门（Controlled-NOT）组成。由于由受控非门和阿达玛门组成的集合不是普适的，新基通过仅包括一个额外的基本（在这个意义上，它不包括是$π$的无理倍数的角度）单量子位门来实现普适性，因此，它可能是人们可以构造的最简单的普适基。我们还提供了另一种证明的普遍性的唯一的其他已知类的普遍性和容错的基础上提出的肖尔和Kitaev。
1999-06-16 quant-ph
Computing Ground State Properties with Early Fault-Tolerant Quantum Computers
在应用量子计算中，分子和材料的基态能量估计是一个重要的研究课题。然而，对于许多具有实际价值的应用，必须估计基态的附加性质。这些包括用于计算材料中电子输运的格林函数和用于计算分子电偶极子的单粒子约化密度矩阵。在本文中，我们提出了一个量子经典混合算法，以有效地估计这样的基态属性与高精度使用低深度量子线路。我们提供了一个分析的各种成本（电路重复，最大的进化时间，预期的总运行时间）作为目标的准确性，频谱间隙，和初始基态重叠的函数。该算法提出了一种使用早期容错量子计算机进行工业相关分子和材料计算的具体方法。
2022-07-05 quant-ph
Fault-tolerant interfaces for modular quantum computing on diverse qubit platforms
Aarhus University（奥胡斯大学）；Kvantify ApS（Kvantify公司）；Harvard University（哈佛大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文研究了模块化量子计算中不同量子比特平台的容错接口设计，通过比较现有和新方法，如晶格手术、横向门和基于编码生长的生长-蒸馏协议，确定了在不同硬件参数下实现逻辑错误率低于1e-6和1e-12的接口策略。
2026-05-02 quant-ph
Fault-tolerant quantum computing with the parity code and noise-biased qubits
基于偏置噪声量子比特与奇偶架构的编码拼接，实现低物理量子比特开销的容错量子计算
2025-11-27 quant-ph
Loss-tolerant architecture for quantum computing with quantum emitters
本文提出一种基于光子量子发射器的测量型量子计算架构，通过自旋-光子纠缠与非自适应弹道融合构建逾渗图态，并利用几何构造优化显著提升光子损耗容限。
2024-03-25 quant-ph
Highly photon loss tolerant quantum computing using hybrid qubits
我们研究了一种利用光混合量子比特进行拓扑量子计算的方案，并与以前的全光方案进行了广泛的比较。我们表明，Omkar { \it et al}报道的光子损失阈值。[Phys. Rev. Lett. 125，060501（2020）]可以通过采用后选择和基于多Bell态测量的纠缠操作来进一步改进，以创建一种特殊的簇态，称为用于拓扑量子计算的Raussendorf晶格。特别地，光子损失阈值被增强到$5.7\times10^{-3}$，这是给定合理误差模型的最高报告值。与上述参考文献中的方案相比，这种改进是以消耗一个数量级的更多资源为代价获得的。尽管如此，与其他已知的容错量子计算的光学方案相比，该方案仍然是资源有效的。
2020-11-09 quant-ph
Fault-tolerant verifiable blind quantum computing with logical state remote preparation
可验证的盲量子计算允许具有较差量子设备的客户端以这样的方式将通用量子计算委托给远程量子服务器，即客户端的隐私受到保护并且服务器的诚实性得到验证。在现有协议中，客户端必须向服务器发送单量子位状态。这些状态可能会被信道噪声所消除。此外，客户端在服务器的寄存器中隐藏了一些“陷阱”量子位，以便客户端可以检测到服务器的偏差。然而，在现实中，这些陷阱量子位被服务器的不完美操作所干扰，这降低了客户端接受诚实服务器的概率。为了解决这些问题，我们提出了一个新的小工具，允许客户端远程准备编码的逻辑单量子比特状态在服务器的地方。重要的是，在我们的容错可验证盲量子计算协议中，客户端只需要$X$和$Z$基的物理单量子比特测量能力。
2017-11-13 quant-ph
Measurement-free, scalable and fault-tolerant universal quantum computing
提出无需测量的容错通用量子计算工具箱，结合码切换与级联策略在2D/3D颜色码间传输信息，超越基于测量的方法并支持高距离码，为量子处理器提供可扩展路径。
2024-10-17 quant-ph
Procedural Generation and Games at the Dawn of Fault Tolerant Quantum Computing
本文探讨了容错量子计算机在未来5-10年内于游戏开发中的应用，提出将程序化内容生成作为核心探索领域，分析了经典算法并提出具有计算优势的量子算法，最后设想了一款利用量子算法指数级加速计算琼斯多项式的游戏。
2025-08-13 quant-ph
Theory of quasi-exact fault-tolerant quantum computing and valence-bond-solid codes
在这项工作中，我们发展了准精确容错量子（QEQ）计算的理论，它使用量子比特编码成准精确的量子纠错码（“准码”）。根据定义，准码是一种参数近似码，可以通过调整其参数而变得精确。量子均衡计算的模型介于两种著名的量子计算模型之间：通常的无纠错的噪声量子计算和通常的容错量子计算，但更接近后者。精确量子码的许多概念需要调整准设置。在这里，我们发展准纠错理论，使用量子仪器，准普适性，准码距离，准阈值等的概念，我们发现了广泛的一类准码，这是所谓的价键固体码，我们用它们作为具体的例子来演示QEQ计算。
2021-05-31 quant-ph
Fault-Tolerant Quantum Computing in the Pauli or Clifford Frame with Slow Error Diagnostics
我们考虑的问题，容错量子计算中存在的缓慢的错误诊断，无论是由测量延迟或缓慢的解码算法。我们的方案提供了一些改进，比以前现有的解决方案，例如，它不需要主动纠错，并在减少纠错开销的结果时，错误诊断比门时间慢得多。此外，我们适应我们的协议的情况下，潜在的错误校正策略选择所有Clifford门，而不是通常的泡利门之间的最佳校正。由此产生的Clifford框架协议是独立的兴趣，因为它可以增加错误阈值，并可以在量子计算的其他领域中找到应用。
2017-12-25 quant-ph
Low-overhead fault-tolerant quantum computing using long-range connectivity
由于与纠错相关的开销，大规模量子计算将需要大量的量子比特。提出了一种基于量子低密度奇偶校验（LDPC）码的低开销容错量子计算方案，其中长程相互作用使得许多逻辑量子比特可以用适度数量的物理量子比特进行编码.在我们的方法中，逻辑门通过逻辑泡利测量进行操作，既保留了LDPC码的保护，又保留了所需数量的额外量子位的低开销。与具有相同码距的表面码相比，我们估计使用这种方法处理大约100个逻辑量子比特的开销的数量级改进。考虑到LDPC码表现出的高阈值，我们的估计表明，这种规模的容错量子计算可以用几千个物理量子比特实现，其错误率与当前方法所需的相当。
2022-05-22 quant-ph
Many-hypercube codes: High-rate quantum error-correcting codes for high-performance fault-tolerant quantum computing
本文提出多超立方体码，通过级联高码率小规模量子检错码实现30%编码率与逻辑门并行性，并在电路级噪声下取得高错误阈值，为高性能容错量子计算开辟新路径。
2024-08-28 quant-ph
A Three-Layer Architecture for Fault-Tolerant Quantum Computing
Center on Frontiers of Computing Studies, Peking University（前沿计算研究中心，北京大学）；School of Computer Science, Peking University（计算机学院，北京大学）；Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）
提出一种硬件无关的三层容错量子计算架构，以容错层为桥梁连接逻辑程序与硬件执行，实现统一抽象模型。
2026-06-23 quant-ph
An introduction to Fault-tolerant Quantum Computing
在本文中，我们提供了一个基本的介绍容错量子计算的核心思想和理论。这些概念是大规模量子计算和通信的理论框架的基础，也是最近许多构建中小尺寸可控量子比特阵列的实验努力的驱动力。我们研究冗余量子编码的基本原理，需要保护量子比特从不精确的控制和环境相互作用产生的错误，然后检查主要是一个经典的框架容错的原则。由于量子容错本质上是避免量子比特之间相互作用所导致的不可控制的错误级联，因此这些概念可以直接映射到量子信息。
2015-08-15 quant-ph
Facilitating Practical Fault-tolerant Quantum Computing Based on Color Codes
本文通过引入带错误率权重的译码图提升6,6,6颜色码阈值，首次研究颜色码晶格手术电路级译码，并提出具有最低逻辑错误率的新状态注入协议，推动实用容错量子计算。
2024-06-02 quant-ph
Architectural Approaches to Fault-Tolerant Distributed Quantum Computing and Their Entanglement Overheads
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Cisco Quantum Lab（思科量子实验室）
本文分类并分析了三种容错分布式量子计算架构，以表面码和环面码为例，研究了贝尔对数量和生成尝试次数随码距的扩展规律。
2025-11-17 quant-ph
First fault-tolerant quantum memory demonstration for a generalized superfast encoding
qBraid Co.（qBraid公司）
本研究提出一种偶数距离的广义超快编码，实现恒定稳定子权重，并首次在电路级噪声下演示其容错量子存储器，阈值约为4×10⁻³。
2026-09-09 quant-ph
A flow-map model for analyzing pseudothresholds in fault-tolerant quantum computing
一个任意可靠的量子计算机可以使用递归模拟程序从噪声组件中有效地构建出来，只要这些组件的故障概率小于容错阈值。最近估计的阈值接近一些实验实现的门的结晶度。然而，阈值估计的景观包括伪阈值，阈值估计的基础上的一个子集的组件和低级别的递归。在本文中，我们观察到，伪阈值是一个通用的现象，在容错计算。我们定义pseudotherwise和目前的经典和量子容错电路表现出pseudotherwise不同的因素4从容错阈值组件故障率之间的典型关系。我们开发的工具，可视化的可靠性是如何影响递归模拟，以确定渐近阈值。最后，我们推测，这些方法的改进可能会建立特定代码和噪声模型的容错阈值的上限。
2006-01-12 quant-ph
Resource optimization for fault-tolerant quantum computing
在这篇论文中，我们研究了各种减少容错量子计算所需资源的技术。首先，我们展示了如何简化通用编码计算，只使用横向门和标准的纠错程序，绕过现有的不去定理。然后，我们将展示如何简化辅助准备，减少错误纠正的成本超过四个因素。使用这种优化的辅助准备，我们开发了改进的技术，证明严格的噪声阈值的下限。由于量子算法必须转换为量子计算机中实际可用的门序列，因此可能会产生额外的开销。特别是，任意的单量子比特旋转必须被分解成一组离散的容错门。我们发现，通过使用一类特殊的非确定性电路，分解的成本可以减少多达四个因素的最先进的技术，通常使用确定性电路。最后，我们研究了全局优化的容错量子线路下的物理连接约束。我们从超大规模集成电路的技术，以尽量减少时间和空间的使用，在表面码的计算，我们开发了一个软件原型，以证明潜在的节省。
2014-10-19 quant-ph
Application of a resource theory for magic states to fault-tolerant quantum computing
出于它们对大多数容错量子计算方案的必要性，我们制定了一个魔态的资源理论。我们首先表明，魔术的鲁棒性是一个良好的魔术单调操作量化的经典模拟开销Gottesman-Knill型计划使用辅助魔术状态。我们的框架，随后发现立即应用于合成非克利福德门使用魔术状态的任务。当幻态与克利福德门、泡利测量和稳定子（最一般的合成场景）交织在一起时，可合成幺正类就很难刻画了。我们的技术可以将非平凡的下界的数量所需的实现一个给定的目标单一的魔术状态。在这些结果的指导下，我们发现了这种合成的新的和最佳的例子。
2017-03-15 quant-ph
Fault-tolerant quantum computing with color codes
我们提出并分析了使用色码的容错量子计算协议。我们提出了电路级的计划，用于提取这些代码的错误综合征容错。我们进一步提出了一个整数程序为基础的解码算法，用于确定最有可能的错误给定的综合征。我们模拟了我们的伴随式提取和解码算法对三个物理动机的噪声模型，使用蒙特卡罗方法，并使用模拟来估计相应的容错量子纠错的精度阈值。我们还使用了自避免行走分析来降低其中两个噪声模型的准确性阈值。我们提出并分析了两种架构的容错计算与这些代码：一个与二维阵列的量子位堆叠在一起，一个在一个单一的二维基板。我们的分析表明，颜色代码执行稍好于Kitaev的表面码时，电路细节被忽略。当考虑这些细节时，我们估计色码达到0.082（3）%的阈值，这高于受限于二维最近邻门的级联编码方案所达到的$1.3 \times 10^{-5}$的阈值，但低于受到相同限制的Kitaev码所报告的0.75%至1.1%的阈值。最后，由于我们考虑的两个噪声模型的解码器性能的行为映射到2D中的三体随机键伊辛模型和3D中相应的随机格元规范模型中的有序-无序相变，因此我们的结果也否定了这些模型的西森猜想：与4.8.8色码相关联的物理力学经典自旋系统在正温度下比在零温度下更有序。
2011-08-29 quant-ph
Loss Tolerant Optical Qubits
我们提出了一个线性光学量子计算方案，采用了一种新的编码方法，逐步增加量子比特，是容忍光子丢失错误。该方案采用了电路模型，但使用的技术，从集群状态计算，并实现可比的资源使用。为了说明我们的技术，我们描述了一个量子存储器，这是容错的光子损失。
2005-01-31 quant-ph
CUDA-Q Logical: Retargetable Compilation for Fault-Tolerant Quantum Computing
NVIDIA（英伟达）
针对容错量子计算编译中资源估算与编译器工件脱节的问题，提出可重定向编译基础设施CUDA-Q Logical，通过分层保留语义与来源，统一编译与资源分析，实现跨架构比较与成本归因。
2026-09-15 quant-ph
Awesome Quantum Computing Experiments: Benchmarking Experimental Progress Towards Fault-Tolerant Quantum Computation
本文系统基准评测了离子阱、超导等主流平台在物理量子比特和量子纠错层面的实验进展，揭示了过去二十年多个数量级的改进，并指出迈向可扩展容错量子计算仍面临的关键挑战。
2025-07-04 quant-ph
Experimental magic state distillation for fault-tolerant quantum computing
任何用于量子信息处理的物理量子设备在实现时都会出现错误。为了可靠和高效，量子计算机将需要纠错或避免错误的方法。通过量子纠错实现的容错将是量子计算机不可或缺的一部分。在已经发现的实现它的许多方法中，一个非常成功的方法是使用横向门和特定的初始状态。其实现的一个关键要素是高保真初始状态的可用性，例如|0>和魔法状态。在这里，我们报告了一个实验，在核磁共振（NMR）量子处理器中进行，显示出足够的量子控制，以提高不完美的初始魔术状态的保真度，通过蒸馏五个他们到一个具有更高的保真度。
2011-03-11 quant-ph
End-to-end switchless architecture for fault-tolerant photonic quantum computing
提出一种仅用被动片上组件的容错连续变量量子计算端到端架构，实现超90%概率生成高于容错阈值的光子量子比特，并设计仅需13 dB簇压缩的新颖magic state生成协议，开辟了通用容错量子计算的新路径。
2025-07-10 quant-ph
Fault-tolerant qubit from a constant number of components
随着多种技术中的门错误率现在低于容错量子计算所需的阈值，有用的量子计算的主要剩余障碍是缩放，量子纠错本身所施加的巨大开销大大放大了这一挑战。我们提出了一个容错量子计算方案，尽管如此，它可以由少量的实验组件组装而成，这可能会大大减少与构建大规模容错量子计算机相关的工程挑战。我们的计划有一个阈值为0.39%的去极化噪声，假设内存错误可以忽略不计。在存在存储器错误的情况下，逻辑错误率随着$\sqrt{T/τ}$呈指数衰减，其中$T$是存储器相干时间，而$τ$是基本门的时标。我们的方法是基于一个新的程序容错准备三维集群状态使用一个单一的主动控制量子位和一对延迟线。虽然电路级错误可能会传播到高权重错误，但此错误对准备状态的影响始终等同于恒定权重错误。我们描述了如何使用现有的技术在量子光子和声子系统中实现必要的门。随着只有少数组件的持续改进，我们预计这些系统将成为有希望的候选者，以相对温和的实验努力来展示容错量子计算。
2021-12-07 quant-ph
Resource costs for fault-tolerant linear optical quantum computing
线性光学量子计算（LOQC）看起来非常简单：信息完全由光承载，并由分束器、移相器和探测器等组件进行处理。然而，这种简单性导致了限制，例如缺乏确定性纠缠操作，这是通过使用大量的硬件开销来补偿的。在这里，我们提出了一个具体的协议的基础上的表面码量化的资源成本，为全面LOQC。我们的协议可以进一步优化的警告，我们报告说，所需的物理组件的数量至少比可比的基于物质的系统大五个数量级。此外，如果每个分量的光子损失率比千分之一更差，或者每个分量的噪声率比$10^{-5}$更差，则资源需求增长更高。我们确定在网络中的交换机的性能作为单一的最有影响力的因素影响资源扩展。
2015-04-22 quant-ph
Assessing Finite Scalability in Early Fault-Tolerant Quantum Computing for Homogeneous Catalysts
本研究针对早期容错量子计算（EFTQC），探究有限可扩展性对开壳层催化系统QPE模拟资源需求的影响，比较不同硬件原型与编码配置，揭示高保真架构及LDPC码的优势，为量子硬件设计提供指导。
2025-11-13 quant-ph
Noise Limits on Fault-Tolerant Fermionic Quantum Computing
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；JILA, NIST, and University of Colorado, Boulder（JILA、美国国家标准与技术研究院和科罗拉多大学博尔德分校）；Harvard University（哈佛大学）
本研究利用matchgate与非高斯资源门集，通过Uhlmann-Wootters并发度方法，确定了费米子量子计算在局域退极化噪声下的容错极限约为62%，且与电路深度无关。
2026-09-10 quant-ph
Network-Based Quantum Computing: an efficient design framework for many-small-node distributed fault-tolerant quantum computing
The University of Tokyo（东京大学）；NTT Computer and Data Science Laboratories, NTT Inc.（NTT计算机与数据科学实验室）；Center for Quantum Computing, RIKEN（理化学研究所量子计算中心）
本文提出基于网络的量子计算框架，通过多小节点实现高效分布式容错量子计算，提升执行效率和节点利用效率。
2026-01-14 cs.DC quant-ph
Fault tolerant quantum key distribution protocol with collective random unitary noise
提出了一种易于实现的光子偏振下稳健量子密钥分发的测量和验证协议。该协议是容错的集体随机酉信道噪声。该协议不需要任何集体量子测量或量子存储器。给出了一个安全性证明和一个具体的利用自发参量下转换的线性光学实现。
2005-11-03 quant-ph
Universal fault tolerant quantum computation on bilinear nearest neighbor arrays
假设一个阵列由两条平行的量子位线组成，并且只允许最近邻相互作用，我们构建了物理和逻辑电路，以实现[[7，1，3]]量子码下的通用容错量子计算。此阵列的容错阈值的严格下限是在许多物理设置中确定的。我们的分析包括对抗性存储器错误，两量子位门错误和读出错误。在物理存储器故障率等于物理门错误率的十分之一，物理读出错误率等于物理门错误率，物理读出持续时间是物理门持续时间的十倍的情况下，我们得到渐近阈值的下限为1.96x10^-6。
2008-05-09 quant-ph
Low-density parity-check representation of fault-tolerant quantum circuits
本文提出用经典LDPC码表示稳定子电路以量化容错性并验证逻辑操作，并基于该框架在超图乘积码上构建了资源高效的通用容错量子计算方案。
2024-08-30 quant-ph
Benchmarking fault-tolerant quantum computing hardware via QLOPS
Zhongguancun Laboratory（中关村实验室）；Tsinghua University（清华大学）
本文提出QLOPS作为评估量子硬件容错方案性能的指标，通过RSA-2048分解的资源分析证明其有效性，帮助识别硬件瓶颈并为容错方案评估提供框架。
2026-04-22 quant-ph
Fault-Tolerant Computing with Single Qudit Encoding
本文提出在单个多能级 qudit 中实现稳定子量子纠错码以避免多量子比特码的资源激增，在分子自旋 qudit 上展示了仅需尺寸线性增长即可实现近指数级错误抑制的容错方案，优于传统千单元量子比特码，并概述了通用物理系统实现该嵌入式码的属性要求。
2023-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
