In this work, we propose and study in depth a universal quantum computing architecture based on a quantum construction of transistors. Our teleportation-based quantum transistors, called ``telesistors'', are ground states of systems with symmetry-protected topological order, hence suppress certain noises and provide high-fidelity Clifford gates without the need for active error correction. This physical protection, quantified by the string order parameters, serves as a low-overhead foundation upon which conventional fault-tolerant encoding (e.g., with stabilizer codes) can be built to achieve universal quantum computation. This architecture shows rich connections with current known architectures, and some desirable merits especially compared with the qubit-based circuits regarding modularity, integration, and program storage. Our study shows that it is plausible to realize it with current technology in the near future.


翻译:本文提出并深入研究了基于晶体管量子结构的通用量子计算架构。我们的基于量子隐形传态的量子晶体管(称为“telesistors”)是具有对称保护拓扑序系统的基态,因此能抑制特定噪声,并在无需主动纠错的情况下实现高保真度的克利福德门。这种通过弦序参数量化的物理保护,为构建常规容错编码(例如基于稳定子码)以实现通用量子计算提供了低开销基础。该架构与当前已知架构存在丰富的联系,并在模块化、集成和程序存储方面展现出优于基于量子比特的电路的优点。我们的研究表明,在不久的将来利用现有技术实现该架构是可行的。

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