电路压缩的新方法可以提前数年交付现实世界的量子计算机

对于任何实际的，现实世界中的量子计算机而言，主要的技术挑战是需要大量的物理量子位来处理在计算过程中累积的误差。这种量子误差校正是资源密集的并且计算耗时。但是研究人员发现了一种有效的软件方法，可以显着压缩量子电路，从而缓解了对硬件开发的需求。

量子计算机可能仍远未达到商业现实，但是所谓的“量子优势”(量子计算机的计算能力比传统计算机快数百或数千倍)实际上是在所谓的“有噪声的中间设备”上实现的。早期原理验证实验中的Scale Quantum(NISQ)设备。

不幸的是，NISQ设备仍然易于在运行过程中累积许多错误。为了在现实世界中应用量子优势，需要设计一种具有高容错性的可完全运行的大规模量子计算机。当前，可以将NISQ设备设计成具有大约100量子比特，但是容错计算机将至少需要数百万个物理量子比特才能以足够低的错误率对逻辑信息进行编码。量子计算电路的容错实现不仅使量子计算机更大，而且使运行时间延长了几个数量级。扩展的运行时本身反过来意味着计算更容易出错。

尽管硬件方面的进步可能解决了这一资源缺口，但是日本国立信息学研究所(NII)和日本日本电报电话公司(NTT)的研究人员通过压缩大规模容错的量子电路从软件开发方面解决了该问题。量子计算机，潜在地减少了对硬件改进的需求。

NII的研究人员，论文的作者之一迈克尔·汉克斯(Michael Hanks)于11月11日发表文章说：“通过压缩量子电路，我们可以减小量子计算机的尺寸及其运行时间，从而减少对错误保护的要求。”在物理复习X中。

大规模量子计算机体系结构依赖于纠错码才能正常运行，其中最常用的是表面码及其变体。

研究人员专注于这些变体之一的电路压缩：3-D拓扑代码。该代码在分布式量子计算机方法中表现特别出色，并且对不同种类的硬件具有广泛的适用性。在3-D拓扑代码中，量子电路看起来像是交错的管子或管道，通常被称为“编织电路”。编织电路的3D图可以进行压缩，从而减小其占据的体积。到目前为止，挑战在于这种“管道操纵”是以临时方式执行的，而且，如何做到这一点仅存在部分规则。