Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Односторонний или измерение на основе квантового компьютера ( MBQC ) представляет собой метод квантовых вычислений , что сначала подготавливает запутанное состояние ресурса , как правило, состояние кластера или состояния графика , а затем выполняет одиночные кубиты измерения на нем. Это «односторонний», потому что состояние ресурса нарушается измерениями.

Результат каждого отдельного измерения является случайным, но они связаны таким образом, что вычисление всегда выполняется успешно. Как правило, выбор основы для последующих измерений должен зависеть от результатов более ранних измерений, и, следовательно, все измерения не могут выполняться одновременно.

Эквивалентность модели квантовой схемы [ править ]

Любое одностороннее вычисление можно превратить в квантовую схему , используя квантовые вентили для подготовки состояния ресурса. Для состояний ресурсов кластера и графа это требует только один двухкубитный вентиль на связь, поэтому это эффективно.

И наоборот, любая квантовая схема может быть смоделирована односторонним компьютером, используя двухмерное состояние кластера в качестве состояния ресурса, путем размещения принципиальной схемы на кластере; Измерения Z ( базис) удаляют физические кубиты из кластера, в то время как измерения в плоскости XY ( базис) телепортируют логические кубиты по «проводам» и выполняют требуемые квантовые вентили. [1] Это также полиномиально эффективно, поскольку требуемый размер кластера масштабируется как размер схемы (кубиты x временные шаги), в то время как количество временных шагов измерения масштабируется как количество временных шагов схемы.

Квантовый компьютер с топологическим состоянием кластера [ править ]

Вычисления на основе измерений для периодического состояния кластера трехмерной решетки могут использоваться для реализации топологической квантовой коррекции ошибок. [2] Вычисление топологического состояния кластера тесно связано с торическим кодом Китаева , поскольку трехмерное топологическое состояние кластера может быть построено и измерено во времени с помощью повторяющейся последовательности вентилей на двумерном массиве. [3]

Реализации [ править ]

Одностороннее квантовое вычисление было продемонстрировано путем запуска 2-кубитного алгоритма Гровера на кластерном состоянии фотонов 2x2. [4] [5] Был предложен квантовый компьютер с линейной оптикой, основанный на односторонних вычислениях. [6]

Кластер государство также было создано в оптических решетках , [7] , но не были использованы для расчета как атом кубиты были слишком близко друг к другу , чтобы измерить индивидуально.

Состояние AKLT как ресурс [ править ]

Было показано, что ( спиновое ) состояние AKLT на двумерной сотовой решетке может быть использовано в качестве ресурса для MBQC. [8] [9] Совсем недавно было показано, что состояние AKLT спиновой смеси может использоваться в качестве ресурса. [10]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Р. Рауссендорф; DE Browne и HJ Briegel (2003). «Квантовые вычисления на основе измерений с кластерными состояниями». Physical Review . 68 (2): 022312. Arxiv : колич-фот / 0301052 . Bibcode : 2003PhRvA..68b2312R . DOI : 10.1103 / PhysRevA.68.022312 .
  2. ^ Роберт Рауссендорф; Джим Харрингтон; Ковид Гоял (2007). «Топологическая отказоустойчивость при квантовом вычислении состояния кластера». Новый журнал физики . 9 (6): 199. arXiv : Quant-ph / 0703143 . Bibcode : 2007NJPh .... 9..199R . DOI : 10,1088 / 1367-2630 / 9/6/199 .
  3. ^ Роберт Рауссендорф; Джим Харрингтон (2007). «Отказоустойчивые квантовые вычисления с высоким порогом в двух измерениях». Письма с физическим обзором . 98 (19): 190504. Arxiv : колич-фот / 0610082 . Bibcode : 2007PhRvL..98s0504R . DOI : 10.1103 / physrevlett.98.190504 . PMID 17677613 . 
  4. ^ П. Вальтер, К. Дж. Реш, Т. Рудольф, Э. Шенк, Х. Вайнфуртер, В. Ведраль, М. Аспельмейер и А. Цайлингер (2005). «Экспериментальные односторонние квантовые вычисления». Природа . 434 (7030): 169–76. arXiv : квант-ph / 0503126 . Bibcode : 2005Natur.434..169W . DOI : 10,1038 / природа03347 . PMID 15758991 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Роберт Преведел; Филип Вальтер; Феликс Тифенбахер; Паскаль Бохи; Райнер Кальтенбек; Томас Дженневейн ; Антон Цайлингер (2007). «Высокоскоростные квантовые вычисления с линейной оптикой с использованием активной прямой связи». Природа . 445 (7123): 65–69. arXiv : квант-ph / 0701017 . Bibcode : 2007Natur.445 ... 65P . DOI : 10,1038 / природа05346 . PMID 17203057 . 
  6. ^ Дэниел Э. Браун; Терри Рудольф (2005). «Ресурсоэффективные линейные оптические квантовые вычисления». Письма с физическим обзором . 95 (1): 010501. Arxiv : колич-фот / 0405157 . Bibcode : 2005PhRvL..95a0501B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.95.010501 . PMID 16090595 . 
  7. ↑ Олаф Мандель; Маркус Грайнер; Артур Видера; Тим Ром; Теодор В. Хэнш; Иммануил Блох (2003). «Управляемые столкновения для многочастичного перепутывания оптически захваченных атомов». Природа . 425 (6961): 937–40. arXiv : квант-ph / 0308080 . Bibcode : 2003Natur.425..937M . DOI : 10.1038 / nature02008 . PMID 14586463 . 
  8. ↑ Цзы-Чи Вэй; Ян Аффлек и Роберт Рауссендорф (2012). «Двумерное состояние Аффлека-Кеннеди-Либа-Тасаки на сотовой решетке - универсальный ресурс для квантовых вычислений». Physical Review . 86 (32328): 032328. arXiv : 1009.2840 . Bibcode : 2012PhRvA..86c2328W . DOI : 10.1103 / PhysRevA.86.032328 .
  9. ^ Akimasa Miyake (2011). «Квантовые вычислительные возможности твердой фазы с двумерной валентной связью». Летопись физики . 236 (7): 1656–1671. arXiv : 1009,3491 . Bibcode : 2011AnPhy.326.1656M . DOI : 10.1016 / j.aop.2011.03.006 .
  10. ↑ Цзы-Чи Вэй; Поя Haghnegahdar; Роберт Рауссендорф (2014). «Спиновая смесь AKLT состояний для универсальных квантовых вычислений». Physical Review . 90 (4): 042333. arXiv : 1310.5100 . Bibcode : 2014PhRvA..90d2333W . DOI : 10.1103 / PhysRevA.90.042333 .
Общий
  • Р. Раусендорф и Х. Дж. Бригель (2001). «Односторонний квантовый компьютер». Письма с физическим обзором . 86 (22): 5188–91. arXiv : квант-ph / 0510135 . Bibcode : 2001PhRvL..86.5188R . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.86.5188 . PMID  11384453 .
  • Д. Гросс; J. Eisert; Н. Щуч; Д. Перес-Гарсия (2007). «Основанные на измерениях квантовые вычисления за пределами односторонней модели». Physical Review . 76 (5): 052315. arXiv : 0706.3401 . Bibcode : 2007PhRvA..76e2315G . DOI : 10.1103 / PhysRevA.76.052315 . Некластерные состояния ресурсов
  • А. Тристьярсо и Р. Ван Метер (2010). «Схема для квантового сумматора с упреждением на основе измерений». Международный журнал квантовой информации . 8 (5): 843–867. arXiv : 0903.0748 . DOI : 10.1142 / S0219749910006496 . Квантовые вычисления, основанные на измерениях, сумматор с опережающим квантовым переносом