基于马约拉纳的费米子量子计算

导读:

由于马约拉纳零模以非局域的方式来存储量子信息,它们免受噪音的干扰,因而可以作为量子计算机的构件。文中说明了如何利用它们对噪音的鲁棒性来实现通用的费米子量子计算。作者提出的架构只需要两个马约拉纳模式就可以对一个费米子量子自由度进行编码。与此相对,其它的方法则最少需要四个模式才可以操控一个自旋量子自由度。费米子自由度同时支持酉耦合团簇可变分量子本征求解算法以及量子相位估计算法。由于回避了Jordan-Wigner变换,文中的设计在实施这两种算法时代价较低,因而可以用来在每次酉操作的O(1)时间模拟Trotterized Hubbard哈密顿量。最后,作者给出本文中费米子架构的魔幻态纯化,以及受拓扑保护的费米子量子逻辑门的通用设置方法。

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