突破量子计算瓶颈：实现恒定开销的魔态蒸馏技术

来自量子信息领域的研究人员针对魔态蒸馏过程资源开销过高的问题，通过构建具有横向非克利福德门的渐近良好量子码，开发出开销为常数阶（γ=0）的蒸馏协议，成功实现了对T态和CCZ态等关键魔态的高效纯化，为可扩展量子计算扫除了重要障碍。

　　

在实现现实量子计算的大多数方案中，都需要借助所谓的魔态（magic states）来实现通用量子计算。由于制备过程可能受到噪声干扰，必须采用魔态蒸馏（magic state distillation）方法来提升其精度并抑制潜在误差。遗憾的是，该过程资源消耗巨大，常被视为可扩展量子计算的主要瓶颈。其中成本主要由开销（overhead）定义，即嘈杂输入魔态与纯净输出态的数量比值。已知该开销随输出误差率ε趋近于零时按??(log^γ(1/ε))规律缩放，γ为某常数。降低该开销（即减小γ）对于消除瓶颈至关重要。

本研究通过演示最优指数γ=0的协议，首次实现了恒定开销的魔态蒸馏，并证明该方案适用于T态（|T?）和CCZ态（|CCZ?）等最重要魔态。该突破依托代数几何构造，首次构建出具有横向非克利福德门（transversal non-Clifford gates）的渐近良好量子码，同时开发出具有线性解码半径的高效解码器，为量子计算资源优化提供了理论和技术基础。