×

基于测量的量子计算的资源层次。 (英语) Zbl 1510.81014号

摘要:对于某些受限的计算任务,量子力学提供了一个可以证明的优于任何可能的经典实现的优势。其中一些结果已经使用基于测量的量子计算(MBQC)框架进行了验证,其中非局部性和更普遍的上下文性被确定为某些量子计算的必要资源。在这里,我们通过优化MBQC的资源需求来更详细地考虑MBQC的计算能力,包括允许的操作和可访问的量子比特数。更准确地说,我们确定了哪些布尔函数可以在非自适应MBQC中计算,并且局部操作包含在Clifford层次结构的有限级别中。此外,对于局限于某些子理论(如稳定器MBQC)的非自适应MBQC,我们计算计算给定布尔函数所需的最小量子比特数。我们的结果指向资源的层次结构,这些层次结构更鲜明地描述了MBQC的力量,超越了情境性和非情境性的二元性。

MSC公司:

第81页,共15页 量子测量理论、态操作、态准备
81页68 量子计算
2009年第68季度 其他非经典计算模型
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Raussendorf,R.,《基于测量的量子计算中的上下文》,《物理学》。版本A,88(2013)·doi:10.10103/PhysRevA.88.022322
[2] 霍华德,M。;Wallman,J。;韦奇,V。;艾默生·J·语境为量子计算提供了“魔法”,《自然》,510,351-5(2014)·doi:10.1038/nature13460
[3] Bermejo-Vega,J。;北卡罗来纳州德尔佛斯。;布朗,D.E。;好的,C。;Raussendorf,R.,量子比特量子计算模型的上下文资源,Phys。修订稿。,119 (2017) ·doi:10.1103/PhysRevLett.119.120505
[4] 北卡罗来纳州德尔佛斯。;盖林,P.A。;卞,J。;Raussendorf,R.,《rebits量子计算中的Wigner函数负性和上下文性》,Phys。版本X,5(2015)·doi:10.1103/PhysRevX.5.021003
[5] Raussendorf,R。;布朗,D.E。;北卡罗来纳州德尔佛斯。;好的,C。;Bermejo Vega,J.,量子比特量子计算中的上下文性和Wigner函数负性,物理学。版次A,95(2017)·doi:10.1103/PhysRevA.95.052334
[6] Karanjai,A。;Wallman,J.J。;Bartlett,S.D.,语境限制了量子过程经典模拟的效率(2018)
[7] Raussendorf,R.,上下文量子计算的同调框架,量子信息计算。,19, 1141-70 (2019) ·doi:10.26421/QIC19.13-14-4
[8] 好的,C。;罗伯茨,S。;Bartlett,S。;Raussendorf,R.,量子力学中上下文的拓扑证明,量子信息计算。,17, 1135-66 (2017) ·doi:10.26421/QIC17.13-14-5
[9] 维奇,V。;穆萨维安,S.A H。;Gottesman,D。;艾默生,《稳定器量子计算的资源理论》,《新物理学》。,16 (2014) ·Zbl 1451.81184号 ·doi:10.1088/1367-2630/16/1/013009
[10] 曼斯菲尔德,S。;Kashefi,E.,《序贯变换语境的量子优势》,Phys。修订稿。,121 (2018) ·doi:10.10103/PhysRevLett.121230401
[11] Pashayan,H。;Wallman,J.J。;Bartlett,S.D.,使用准概率估计量子电路的结果概率,物理学。修订稿。,115 (2015) ·doi:10.1103/PhysRevLett.115.070501
[12] Nadish,de S.,量子计算中的逻辑悖论,第335-43页(2018年),计算机协会·Zbl 1452.81077号
[13] 弗伦姆斯,M。;罗伯茨,S。;Bartlett,S.D.,《上下文作为量子位以外基于测量的量子计算的资源》,《新物理学杂志》。,20 (2018) ·doi:10.1088/1367-2630/aae3ad
[14] 科钦,S。;Specker,E.P.,《量子力学中的隐变量问题》,J.Math。机械。,17, 59-87 (1967) ·Zbl 0156.23302号 ·doi:10.2307/24902153
[15] Bravyi,S。;戈塞特·D·。;König,R.,《浅层电路的量子优势》,《科学》,362308-11(2018)·Zbl 1431.81042号 ·doi:10.1126/science.aar3106
[16] Bravyi,S。;戈塞特·D·。;柯尼格(Koenig,R.)。;Tomamichel,M.,《含噪声浅层电路的量子优势》,自然物理学。,16, 1040-5 (2020) ·doi:10.1038/s41567-020-0948-z
[17] Raussendorf,R。;Briegel,H.J.,《单向量子计算机》,Phys。修订稿。,86, 5188-91 (2001) ·doi:10.1103/PhysRevLett.86.5188
[18] Raussendorf,R。;Browne,D.E。;Briegel,H.J.,基于测量的团簇态量子计算,物理学。修订版A,68(2003)·doi:10.1103/PhysRevA.68.022312
[19] 布里格尔,H.J。;Browne,D.E。;杜尔,W。;Raussendorf,R。;Van den Nest,M.,基于测量的量子计算,自然物理学。,5, 19-26 (2009) ·doi:10.1038/nphys1157
[20] 安德斯,J。;Browne,D.E.,关联的计算能力,物理学。修订稿。,102 (2009) ·doi:10.1103/PhysRevLett.102.050502
[21] Raussendorf,R.,《基于测量的量子计算中的上下文》,《物理学》。版本A,88(2013)·doi:10.10103/PhysRevA.88.022322
[22] 霍班,M.J。;坎贝尔,E.T。;Loukopoulos,K。;Browne,D.E.,基于非自适应测量的量子计算和多方Bell不等式,新J.Phys。,13 (2011) ·Zbl 1448.81107号 ·doi:10.1088/1367-2630/13/2/023014
[23] Gottesman,D.,量子计算机的海森堡表示(1998)
[24] Aaronson,S。;Gottesman,D.,《稳定器电路的改进模拟》,Phys。版本A,70(2004)·doi:10.1103/PhysRevA.70.052328
[25] Gross,D.,《有限维量子系统的哈德逊定理》,J.Math。物理。,47 (2006) ·兹比尔1112.81012 ·doi:10.1063/1.2393152
[26] 艾米,M。;Mosca,M.,T计数优化和Reed-Muller代码,IEEE Trans。《信息论》,65,4771-84(2019)·Zbl 1432.94189号 ·doi:10.1109/TIT.2019.2906374
[27] Seroussi,G。;Lempel,A.,某些Reed-Muller码的最大似然解码(对应),IEEE Trans。Inf.理论,29,448-50(1983)·兹比尔0505.94026 ·doi:10.1109/TIT.1983.1056662
[28] Heyfron,L.E。;Campbell,E.T.,《减少T计数的高效量子编译器》,《量子科学》。技术。,4 (2018) ·doi:10.1088/2058-9565/aad604
[29] 基辛格,A。;van de Wetering,J.,减少量子电路中非Clifford门的数量,物理学。修订版A,102(2020)·doi:10.1103/PhysRevA.102.022406
[30] Heyfron,L.E。;Campbell,E.,素数维大于3的量子数的量子编译器(2019)
[31] 沃纳,R.F。;Wolf,M.M.,每个站点两个二分法观测值的所有多方Bell相关不等式,Phys。修订版A,64(2001)·doi:10.1103/PhysRevA.64.032112
[32] Abramsky,S。;Barbosa,R.S。;Caró,G。;德席尔瓦,N。;Kishida,K。;Mansfield,S.,《强非定域性最小量子资源》,第73卷,第9:1-9:20页(2018)·Zbl 1427.81006号
[33] Kolokotronis,N。;Limniotis,K。;Kaloptsidis,N.,三次布尔函数的最佳二次近似,IACR密码。电子打印架构。,37, 2007 (2007)
[34] Kolokotronis,N。;Limniotis,K.公司。;Kaloptsidis,N.,特定布尔函数类的最佳仿射和二次逼近,IEEE Trans。《信息论》,55,5211-22(2009)·Zbl 1367.94476号 ·doi:10.1109/TIT.2009.2030452
[35] 曾,B。;陈,X。;Chuang,I.L.,《Semi-Clifford操作,Ck)层次结构和容错量子计算的门复杂性》,Phys。A版,77(2008)·doi:10.1103/PhysRevA.77.042313
[36] 总直径。;Nest,M.,LU-LC猜想,GF(2)上的对角局部运算和二次型,量子信息计算。,8, 263-81 (032008) ·Zbl 1236.81066号 ·doi:10.26421/QIC8.3-4-3
[37] 崔S.X。;Gottesman,D。;Krishna,A.,克利福德等级体系中的对角线门,Phys。版次A,95(2017)·doi:10.1103/PhysRevA.95.012329
[38] de Silva,N.,《高维高效量子门隐形传态》,Proc。R.Soc.A,477(2021)·doi:10.1098/rspa.2020.0865
[39] Lempel,A.,GF(2)上的矩阵因式分解和GF(2中)的迹正交基,SIAM J.Compute。,175-86年4月(1975年)·Zbl 0331.94006号 ·数字对象标识代码:10.1137/0204014
[40] Mori,R.,布尔函数的周期傅里叶表示(2018)
[41] O'Donnell,R.,《布尔函数分析》(2014),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 1336.94096号
[42] Yoshida,B.,《间断边界、群上同调和容错逻辑门》,Ann.Phys。,纽约,377387-413(2017)·Zbl 1368.81065号 ·doi:10.1016/j.aop.2016.12.014
[43] Abramsky,S。;Brandenburger,A.,《非局部性和情境性的sheaf-theoretic结构》,《新物理学杂志》。,13 (2011) ·Zbl 1448.81028号 ·doi:10.1088/1367-2630/13/11/113036
[44] 好吧,C。;泰赫斯特,E。;Raussendorf,R.,《量子上下文的上同调和资源理论视角:通过上下文分数的共同点》,《量子信息计算》。,18, 1272-94 (2018) ·doi:10.26421/QIC18.15-16-2
[45] 陈,X。;顾,Z-C;刘,Z-X;Wen,X-G,对称保护拓扑序及其对称群的群上同调,Phys。B版,87(2013)·doi:10.1103/PhysRevB.87.155114
[46] 丹尼尔,A.K。;Miyake,A.,一维对称保护拓扑序的弦序参数的量子计算优势,Phys。修订稿。,126 (2021) ·doi:10.1103/PhysRevLett.126.090505
[47] 刘,Z-W;温特,A.,《多体量子魔法》(2020)
[48] Ellison,T.D。;加藤,K。;刘,Z-W;谢天华,对称保护符号问题与物质量子相的魔法,量子,5612(2021)·doi:10.22331/q-2021-12-28-612
[49] Else,D.V。;Bartlett,S.D。;Doherty,A.C.,基态中基于测量的量子计算的对称性保护,New J.Phys。,14 (2012) ·Zbl 1448.81233号 ·doi:10.1088/1367-2630/14/11/113016
[50] Nautrup,H.P。;Wei,T-C,用于普适量子计算的对称保护拓扑有序态,物理学。版本A,92(2015)·doi:10.1103/PhysRevA.92.052309
[51] Miller,J。;Miyake,A.,基于二维测量的量子计算中的普遍纠缠层次,npj quantum Inf.,2(2016)·doi:10.1038/npjqi.2016.36
[52] Raussendorf,R。;好的,C。;王,D-S;斯蒂芬·D·T。;Nautrup,H.P.,量子物质的计算普遍相位,物理学。修订稿。,122 (2019) ·doi:10.1103/PhysRevLett.122.090501
[53] Devakul,T。;Williamson,D.J.,《使用分形对称保护簇相的通用量子计算》,Phys。版次A,98(2018)·doi:10.1103/PhysRevA.98.022332
[54] 罗伯茨,S。;Bartlett,S.D.,对称保护自校正量子存储器,Phys。版本X,10(2020年)·doi:10.10103/物理版本X.10.031041
[55] Raussendorf,R。;Bravyi,S。;Harrington,J.,噪声簇态中的长程量子纠缠,物理学。版本A,71(2005)·doi:10.1103/PhysRevA.71.062313
[56] Raussendorf,R。;哈灵顿,J。;Goyal,K.,《容错单向量子计算机》,Ann.Phys。,纽约,3212242-70(2006)·Zbl 1101.81037号 ·doi:10.1016/j.aop.2006.01.012
[57] Raussendorf,R。;Harrington,J.,二维高阈值容错量子计算,Phys。修订稿。,98 (2007) ·doi:10.1103/PhysRevLett.98.190504
[58] Raussendorf,R。;哈灵顿,J。;Goyal,K.,簇态量子计算中的拓扑容错,新物理学杂志。,9, 199 (2007) ·doi:10.1088/1367-2630/9/6/1999
[59] Brown,B.J。;Roberts,S.,基于通用容错测量的量子计算,Phys。Rev.Res.,2(2020年)·doi:10.1103/PhysRevResearch.2.033305
[60] Jozsa,R。;Maarten,V.den N.,扩展Clifford电路的经典模拟复杂性,量子信息计算。,14, 633-48 (2014) ·doi:10.26421/QIC147-8-7
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。