GSJ24Factory 類別

實作 Gidney、Shutty 與 Jones（2024）提出的神奇狀態培養工廠，用於產生邏輯 >>|<<T⟩ 狀態來自物理層級的操作。

魔態培養會逐漸擴大表面碼補丁中魔術狀態的大小與可靠性，使用與同等可靠性的晶格手術 CNOT 閘數量相當的物理閘。此方法精煉了 Knill （1996）、Jones（2016）、Chamberland（2020）、Gidney（2023/2024）、Bombin （2024）及 Hirano（2024）的觀點。

與先前的魔態蒸餾方法相比，培養使用的量子位元輪數少一個數量級，以達到最低可達2.10⁻⁹的邏輯誤差率，且在10⁻³均勻去極化電路噪聲下。將電路雜訊減半至 5.10⁻⁴，可將可達成的邏輯誤差率提升至 4.10⁻¹¹。

工廠由預先計算的模擬資料參數化（來自蒙地卡羅取樣點）， https://doi.org/10.5281/zenodo.13777072將物理誤差率映射到支援距離對的（logical_error、num_qubits、體積、步進）元組。

超參數：距離：元組（d_color、d_surface）指定培養協議中使用的顏色編碼距離與表面碼距離。支援的數值為（3， 15）和（5， 15）。較大的色彩編碼距離（5 對 3）能降低邏輯錯誤率，但代價是量子位元數增加及時間步長增加。

參考資料：

C. Gidney， C. Shutty， C. Jones，「魔法狀態培養：減少78% 開銷的T態成長」，arXiv：2409.17595（2024）。 https://arxiv.org/abs/2409.17595
模擬數據： https://doi.org/10.5281/zenodo.13777072

建構函式

GSJ24Factory(syndrome_extraction_depth: int = 4, passthrough: bool = False, *, distance: tuple[int, int] = (3, 15))

參數

名稱	Description
syndrome_extraction_depth	預設值: 4
passthrough	預設值: False

僅限關鍵字的參數

名稱	Description
distance	預設值: (3, 15)

方法

provided_isa
required_isa

provided_isa

provided_isa(impl_isa: ISA, ctx: ISAContext) -> Generator[ISA, None, None]

參數

名稱	Description
impl_isa 必要
ctx 必要

required_isa

static required_isa() -> ISARequirements

屬性

syndrome_extraction_depth

每輪症候群提取所需的表面代碼週期數。預設為 4。

syndrome_extraction_depth: int = 4

passthrough

若為 True，輸出指令集會包含輸入（物理）指令與產生的邏輯 T 狀態。若為 False（預設），則僅提供邏輯 T 狀態。

passthrough: bool = False

distance

distance: tuple[int, int] = (3, 15)