富勒烯拓扑量子阵列规模化集成架构与大规模量子网络构建

Abstract

核心定位:从单分子单元走向规模化阵列的工程核心论文,解决单元集成、阵列耦合、全局调控、量子网络搭建核心问题,打通从单比特到大规模量子计算的扩容壁垒。 摘要 量子计算规模化扩容引发的串扰累积、误差爆炸、调控复杂难题,是当前通用量子计算产业化落地的核心瓶颈,主流量子体系始终无法突破“扩容必降稳、容错必高开销”的行业三难困境。依托AI4S课题组P00-P09全系前序理论成果,富勒烯准光子拓扑量子单元具备原生拓扑抗噪、弱线性误差传播、低退相干的天然优势,是破解规模化扩容难题的全新技术路径。本文聚焦单分子单元向大规模量子阵列、量子网络的工程化跨越,系统性完成阵列物理机理建模、硬件架构设计、串扰抑制体系搭建、纠缠网络构建与工程落地验证。首先,基于课题组拓扑场与磁化率理论,量化推导富勒烯单元间拓扑耦合规律,明确核心物理参数的理论溯源与取值依据,论证最优阵列拓扑晶格结构。其次,创新构建二维平面、三维堆叠双阵列硬件架构,搭建物理隔离+梯度场拓扑隔离的双层串扰抑制体系,建立全局调控+局域精准寻址的分级操控机制,补齐规模化阵列工程适配准则。再次,建立阵列串扰量化模型与弱线性误差累积表达式,结合P09双层容错架构,设计适配大规模阵列的容错纠错策略与动态耦合均衡算法,攻克多单元误差累积难题。然后,搭建分层级大规模高维量子纠缠组网逻辑,实现网络动态重构与节点自适应适配。最后,建立算力扩容量化模型,通过标准化可复现仿真完成多规模阵列性能分析,对标主流量子体系完成算力优势量化对比,配套完善标准化制备工艺与量产方案,明确理论可证伪边界。本文从物理底层解决了量子阵列规模化扩容的核心痛点,形成一套机理完备、量化精准、工程可落地的拓扑量子阵列集成与组网体系,为大规模低噪容错量子计算的产业化落地提供坚实的理论与工程支撑。 关键词 富勒烯拓扑量子;准光子量子单元;规模化阵列集成;串扰抑制;分级调控;量子纠缠网络;算力扩容;工程落地工艺