[发明专利]减少量子比特网格中的寄生相互作用以用于表面代码错误校正

说明书

用于执行表面代码错误检测循环的方法和系统。在一个方面，一种方法包括：初始化并应用哈达玛门到多个测量量子比特；对第一组配对的量子比特执行纠缠操作，其中每个对包括耦合到在第一方向上的相邻数据量子比特的测量量子比特；对第二组配对的量子比特执行纠缠操作，其中每个对包括耦合到在第二或第三方向上的相邻数据量子比特的测量量子比特，第二和第三方向垂直于第一方向，第二方向与第三方向相对。对第三组配对的量子比特执行纠缠操作，其中每个对包括耦合到在第四方向上的相邻数据量子比特的测量量子比特，所述第四方向与第一方向相对；将哈达玛门应用到测量量子比特；以及测量测量量子比特。

背景技术

大规模量子计算机具有为某些类别的难题提供快速解决方案的潜力。为了使大规模量子计算可实现，必须克服在设计和实现用于控制和编程量子硬件的量子架构中的几个挑战。降低量子架构的复杂性，同时保持对包括在量子架构中的量子比特的高度控制，是构建可扩展量子计算机的关键步骤。

发明内容

本说明书涉及减少量子比特之间的寄生相互作用。例如，本说明书描述了用于执行表面代码错误检测循环的系统和方法。

通常，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以体现在包括用于执行表面代码错误检测循环的方法的动作的方法中，该方法包括：初始化来自包括布置为二维网格的多个数据量子比特和多个测量量子比特的系统的多个测量量子比特，其中网格内的多个数据量子比特中的每个数据量子比特通过相应的量子比特耦合器耦合到相邻测量量子比特；将哈达玛量子逻辑门应用到初始化的测量量子比特；以及对第一组配对的测量和数据量子比特执行多个纠缠操作，其中第一组配对的测量和数据量子比特中的每个对包括耦合到在第一方向上的相邻数据量子比特的测量量子比特；对第二组配对的测量和数据量子比特执行多个纠缠操作，其中第二组配对的测量和数据量子比特中的每个对包括耦合到在第二方向或第三方向上的相邻数据量子比特的测量量子比特，第二方向和第三方向垂直于第一方向，第二方向与第三方向相对；对第三组配对的测量和数据量子比特执行多个纠缠操作，其中第三组配对的测量和数据量子比特中的每个对包括耦合到在第四方向上的相邻数据量子比特的测量量子比特，第四方向与第一方向相对；将哈达玛量子逻辑门应用到多个测量量子比特；以及测量多个测量量子比特以检测错误。

该方面的其他实施方式包括记录在一个或多个计算机存储设备上的对应的计算机系统、装置和计算机程序，每个计算机存储设备被配置为执行所述方法的动作。一个或多个计算机的系统可以被配置为凭借在系统上安装有软件、固件、硬件或其组合来执行特定的操作或动作，该软件、固件、硬件或其组合在操作中使得系统执行这些动作。一个或多个计算机程序可以被配置为凭借包括指令来执行特定的操作或动作，所述指令在由数据处理装置运行时使该装置执行动作。

前述和其他实施方式可以单独地或组合地各自可选地包括以下特征中的一个或多个。在一些实施方式中，该方法还包括将哈达玛量子逻辑门应用到第二组配对的测量和数据量子比特中的在第二方向上与测量量子比特配对的数据量子比特。

在一些实施方式中，该方法还包括将哈达玛量子逻辑门应用到第二组配对的测量和数据量子比特中的在第二方向上与测量量子比特配对的数据量子比特；以及将哈达玛量子逻辑门应用到第二组配对的测量和数据量子比特中的在第三方向上与测量量子比特配对的数据量子比特。

在一些实施方式中，该方法还包括将哈达玛量子逻辑门应用到第二组配对的测量和数据量子比特中的在第三方向上与测量量子比特配对的数据量子比特。

在一些实施方式中，纠缠操作包括受控Z量子逻辑门。

在一些实施方式中，对第一组配对的测量和数据量子比特执行多个纠缠操作包括：将对分离为配对的量子比特的多个子集，所述多个子集包括非重叠且非邻近对。

在一些实施方式中，多个子集包括三个子集。

在一些实施方式中，对第一组配对的测量和数据量子比特执行多个纠缠操作包括对多个子集中的每个子集中的量子比特的对并行地执行纠缠操作。