量子细胞自动机(QCA)是从量子模拟的角度来看特别有趣的量子计算模型。量子晶格气体自动机(QLGA-等效分区量子细胞自动机)是QCA的一个有趣的子类。QLGA的分析比QCA更深入,而一般QCA可能捕获更广泛的量子行为。因此,区分QLGA和QCA是一个重要问题。尽管之前做了很多工作,但对哪些QCA是QLGA进行分类仍然是一个悬而未决的问题。在本文中,我们建立了无界有限QCA(静态背景中的有限多个活动细胞)成为QLGA的充要条件。我们定义了一个局部条件,将这些QCA分类为QLGA,并且我们表明,有一些QCA不是QLGA。我们使用了许多来自可分离Hilbert空间泛函分析和结合代数表示理论的工具,这些工具使我们能够详细地处理有限但无界配置上的QCA。

1
阿哈罗诺夫
,
年。
,
戴维多维奇
,
L。
、和
扎古里
,
N。
, “
量子随机游动
,”
物理学。版次A
48
,
1687
1690
(
1993
).
2
阿瑞吉
,
第页。
, “
酉线性量子细胞自动机的代数特征
,”
计算机科学数学基础
,
计算机科学课堂讲稿
,编辑人
R。
克拉洛维奇
第页。
乌尔兹琴
(
施普林格
,
柏林,海德堡
,
2006
),卷。
4162
,第页。
122
133
.
三。
阿瑞吉
,
第页。
,
耐斯迈
,
五、。
、和
沃纳
,
R。
, “
有限无界配置上的一维量子细胞自动机
,”
语言与自动机理论与应用
,
计算机科学课堂讲稿
,编辑人
C、。
马丁·维德
,
F、。
奥托
、和
H。
费尔瑙
(
施普林格
,
柏林-海德堡
,
2008
),卷。
5196
,第页。
64
75
.
4
阿瑞吉
,
第页。
,
耐斯迈
,
N。
、和
沃纳
,
R。
, “
统一性加上因果关系意味着可本地化
,”
J.计算。系统。科学。
77
,
372
337
(
2011
).
5
阿斯普鲁·古兹克
,
答:。
,
杜托伊
,
公元。
,
,
P.J.公司。
、和
戈登头
,
M。
, “
分子能量的模拟量子计算
,”
科学类
309
,
1704
(
2005
).
6
贝克曼
,
D。
,
哥特斯曼
,
D。
,
尼尔森
,
上午。
、和
Preskill公司
,
J。
, “
因果和局部化量子操作
,”
物理学。版次A
64
,
052309
(
2001
).
7
波哥斯人
,
B。
泰勒
,
西。
, “
多体薛定谔方程的量子晶格气体模型
,”
国际期刊修订版。物理学。C
08
(
4
),
705
716
(
1997
).
8
波哥斯人
,
B。
泰勒
,
西。
, “
三维多粒子薛定谔方程的量子晶格气体模型
,”
物理学。版本E
57
(
1
),
54
66
(
1998
).
9
波哥斯人
,
B。
泰勒
,
西。
, “
在量子计算机上模拟量子力学
,”
物理D
120
(
1–2
),
30
42
(
1998
).
10
波哥斯人
,
B.M.公司。
,
科文尼
,
私人有限公司。
、和
,
P.J.公司。
, “
两亲流体动力学的三维格子气体模型
,”
程序。R.Soc.伦敦,Ser。一个
456
,
1431
(
2000
).
11
张(音译)
,
D。
佩雷斯-德尔加多
,
卡洛斯A。
, “
局部幺正量子细胞自动机
,”
物理学。版次A
76
,
032320
(
2007
).
12
儿童
,
上午。
,
法尔希
,
E.公司。
、和
古特曼
,
美国。
, “
量子随机游动与经典随机游动的区别示例
,”
量子信息处理。
1
,
35
43
(
2002
).
13
Dellar公司
,
P.J.公司。
, “
量子晶格Boltzmann算法的精确能量守恒性质
,”
物理学。莱特。一个
376
(
1
),
6
13
(
2011
).
14
杜尔
,
C、。
桑塔
,
M。
, “
酉线性量子元胞自动机的一个决策过程
,”
SIAM J.计算。
31
(
4
),
1076
1089
(
2002
).
15
杜尔
,
C、。
,
,
H。
、和
桑塔
,
M。
, “
构造良好的线性量子细胞自动机的决策过程
,”
STACS 96标准
,
计算机科学课堂讲稿
,编辑人
C、。
普埃奇
R。
赖舒克
(
施普林格
,
柏林,海德堡
,
1996
),卷。
1046
,第页。
281
292
.
16
费曼
,
对。
, “
用计算机模拟物理
,”
国际J.Theor。物理学。
21
,
467
(
1982
).
17
费曼
,
对。
, “
量子机械计算机
,”
J.选项。美国兴业银行
,
464
(
1984
).
18
费曼
,
对。
, “
量子机械计算机
,”
已找到。物理学。
16
,
507
(
1986
).
19
费曼
,
对。
希布斯
,
A.R.公司。
,
量子力学与路径积分
(
麦格劳-希尔
,
1965
).
20
佛兰德
,
G.公司。
,
实分析:现代技术及其应用
,第2版。(
威利-国际科学
,
美国新泽西州
,
1999
).
21
弗里希
,
美国。
,
d·休米尔斯
,
D。
,
哈斯拉彻
,
B。
,
拉勒曼德
,
第页。
,
玻木
,
年。
、和
铆钉
,
J.-P.公司。
, “
二维和三维晶格气体流体力学
,”
复杂系统。
1
,
1
31
(
1987
).
22
Gerritsma公司
,
R。
,
柯奇马尔
,
G.公司。
,
扎赫林格
,
F、。
,
索拉诺
,
E.公司。
,
布拉特
,
R。
、和
鲁斯
,
成本加运费。
, “
狄拉克方程的量子模拟
,”
自然(伦敦)
463
,
68
71
(
2010
).
23
吉斯维特
,
D。
, “
矩阵代数与代码的半定规划技术
,“博士论文(
阿姆斯特丹大学
,
2005
).
24
古德曼
,
R。
瓦拉赫
,
N.R.(不适用)。
,
经典群的表示与不变量
,
数学百科全书及其应用
第卷。
68
(
剑桥大学出版社
,
英国剑桥
,
1999
).
25
古德曼
,
R。
瓦拉赫
,
N.R.(不适用)。
,
对称、表示和不变量
,
数学研究生课程
第卷。
255
(
施普林格
,
2009
).
26
吉沙尔代
,
答:。
,
对称希尔伯特空间及其相关主题
,
数学课堂笔记
第卷。
261
(
施普林格
,
1972
).
27
哈代
,
J。
,
玻木
,
年。
、和
帕齐斯
,
O。
, “
二维经典晶格系统的时间演化
,”
物理学。修订版Lett。
31
,
276
(
1973
).
28
埃农
,
M。
, “
晶格气体与细胞自动机的关系
,”
离散动力学理论、晶格气体动力学和流体动力学基础
,编辑人
R。
摩纳哥
(
世界科学
,
1989
),第页。
160
161
.
29
卡迪森
,
R。
林格罗斯
,
J。
,
算子代数理论基础
(
学术出版社
,
1983
),卷。
.
30
卡斯尔
,
一、。
,
乔丹
,
标准普尔。
,
,
P.J.公司。
,
莫赫塞尼
,
M。
、和
阿斯普鲁·古兹克
,
答:。
, “
用于化学动力学模拟的多项式时间量子算法
,”
程序。国家。阿卡德。科学。美国。
105
,
18681
(
2008
).
31
坎佩
,
J。
, “
量子随机游动:简介
,”
康斯坦普。物理学。
44
,
307
327
(
2003
).
32
北川
,
T。
,
布鲁姆
,
上午。
,
费德里齐
,
答:。
,
鲁德纳
,
医学硕士。
,
伯格
,
E.公司。
,
卡斯尔
,
一、。
,
阿斯普鲁·古兹克
,
答:。
,
德姆勒
,
E.公司。
、和
白色
,
A.G.公司。
, “
光子量子行走中拓扑保护束缚态的观测
,”
自然通信
,
882
(
2012
).
33
拉尼恩
,
业务伙伴。
,
惠特菲尔德
,
J·D·。
,
吉列
,
G.G.公司。
,
戈金
,
机械工程师。
,
阿尔梅达
,
M.P.公司。
,
卡斯尔
,
一、。
,
比亚蒙特
,
J·D·。
,
莫赫塞尼
,
M。
,
鲍威尔
,
B.J.公司。
,
巴比里
,
M。
,
阿斯普鲁·古兹克
,
答:。
、和
白色
,
A.G.公司。
, “
在量子计算机上实现量子化学
,”
自然化学。
2
,
106
111
(
2010
).
34
拉尼恩
,
业务伙伴。
,
亨佩尔
,
C、。
,
尼格
,
D。
,
米勒
,
M。
,
Gerritsma公司
,
R。
,
扎林格
,
F、。
,
辛德勒
,
第页。
,
巴雷罗
,
J.吨。
,
拉姆巴赫
,
M。
,
Kirchmair公司
,
G.公司。
,
亨里希
,
M。
,
佐勒
,
第页。
,
布拉特
,
R。
、和
鲁斯
,
成本加运费。
, “
捕获离子的通用数字量子模拟
,”
科学类
334
(
6052
),
57
61
(
2011
).
35
拉皮茨基
,
D。
Dellar公司
,
P.J.公司。
, “
三维量子格子Boltzmann格式对dirac方程解的收敛性
,”
菲洛斯。事务处理。R.Soc.伦敦
369
(
1944
),
2155
2163
(
2011
).
36
劳埃德
,
美国。
, “
通用量子模拟器
,”
科学类
273
,
1073
(
1996
).
37
,
P.J.公司。
, “
回到未来:经典量子化学的量子模拟路线图
,”
高级化学。物理学。
(出现),预印arXiv:1208.5524(
2012
).
38
马哥勒斯
,
N。
, “
类物理计算模型
,”
物理D
10
,
81
95
(
1984
).
39
迈耶
,
D.A.博士。
, “
从量子细胞自动机到量子晶格气体
,”
《统计物理学杂志》。
85
,
551
574
(
1996
a) ●●●●。
40
迈耶
,
D.A.博士。
, “
关于齐次标量酉元胞自动机的缺失
,”
物理学。莱特。一个
223
,
337
340
(
1996
b) ●●●●。
41
迈耶
,
D.A.博士。
, “
一维非线性量子细胞自动机中的幺正性
,”预印本arXiv:quant-ph/9605023(
1996
c) ●●●●。
42
迈耶
,
D.A.博士。
, “
量子晶格气体自动机及其不变量
,”
国际期刊修订版。物理学。C
08
,
717
735
(
1997
a) ●●●●。
43
迈耶
,
D.A.博士。
, “
晶格气体自动机的量子力学。一、单粒子平面波和势
,”
物理学。版本E
55
,
5261
5269
(
1997
b) ●●●●。
44
迈耶
,
D.A.博士。
, “
晶格气体自动机的量子力学。二、。边界条件和其他不均匀性
,”
《物理学杂志》。A: 数学。消息。
31
,
2321
(
1998
).
45
迈耶
,
D.A.博士。
, “
量子晶格气体自动机中从规范变换到拓扑计算
,”
《物理学杂志》。A: 数学。消息。
34
,
6981
(
2001
).
46
莫斯科
,
美国。
,
重新集中
,
第页。
,
艾斯菲尔德
,
答:。
,
科尔曼
,
A.J.公司。
,
特索莫科斯
,
D.I.公司。
、和
阿斯普鲁·古兹克
,
答:。
, “
使用超导量子比特的开放量子系统的量子模拟:光合复合体中的激子输运
,”
新J.Phys。
14
(
10
),
105013
(
2012
).
47
奥尔蒂斯
,
G.公司。
,
古伯纳提斯
,
J·E。
,
小刀
,
E.公司。
、和
拉弗拉姆
,
R。
, “
费米子模拟的量子算法
,”
物理学。版次A
64
,
022319
(
2001
).
48
奥尔蒂斯
,
G.公司。
,
小刀
,
E.公司。
、和
古伯纳提斯
,
J·E。
,“
物理现象的量子计算机模拟的挑战
,”
编号。物理学。B(程序补充)
106
,
151
(
2002
).
49
帕尔帕切利
,
美国。
苏奇
,
美国。
, “
二维和三维量子格子Boltzmann格式的数值验证
,”
物理学。版本E
75
,
066704
(
2007
).
50
帕尔帕切利
,
美国。
苏奇
,
美国。
, “
随机势中膨胀玻色-爱因斯坦凝聚体的量子晶格Boltzmann模拟
,”
物理学。版本E
77
,
066708
(
2008
).
51
普罗切西
,
C、。
,
李群:通过不变量和表示的方法(Universitext)
(
施普林格
,
2007
).
52
里德
,
M。
西蒙
,
B。
,
现代数学物理方法1。功能分析
(
学术出版社。
,
美国加利福尼亚州圣地亚哥
,
1980
).
53
罗斯曼
,
D.H.博士。
扎勒斯基
,
美国。
,
格子自动机:复杂流体动力学的简单模型
(
剑桥大学出版社
,
剑桥
,
1997
).
54
舒马赫
,
B。
沃纳
,
R。
, “
可逆量子细胞自动机
,”预印本arXiv:quant-ph/0405174v1(
2004
).
55
舒马赫
,
B。
威斯特摩兰
,
医学博士。
, “
量子操作中的局域性和信息传递
,”
量子信息处理。
4
(
1
),
13
34
(
2005
).
56
西利
,
J.吨。
,
理查德
,
医学博士。
、和
,
P.J.公司。
, “
用于电子结构量子计算的Bravyi-Kitaev变换
,”
化学杂志。物理学。
137
,
224109
(
2012
).
57
索玛
,
R。
,
奥尔蒂斯
,
G.公司。
,
古伯纳提斯
,
J·E。
,
小刀
,
E.公司。
、和
拉弗拉姆
,
R。
, “
费米子模拟的量子算法
,”
物理学。版次A
65
,
042323
(
2002
).
58
苏奇
,
美国。
, “
用离散动力学理论数值求解薛定谔方程
,”
物理学。版本E
53
,
1969
1975
(
1996
).
59
苏奇
,
美国。
本齐
,
R。
, “
量子力学的格子Boltzmann方程
,”
物理D:非线性现象。
69
(
3–4
),
327
332
(
1993
).
60
瑟林
,
西弗吉尼亚州。
, “
可解相对论场理论
,”
Ann.物理。
(
1
),
91
112
(
1958
).
61
托福利
,
T。
,
卡波比安科
,
美国。
、和
曼特拉斯蒂
,
第页。
, “
细胞自动机何时以及如何被重写为晶格气体?
,”
西奥。计算。科学。
403
(
1
),
71
88
(
2008
).
62
van Dam公司
,
西。
, “
通用量子细胞自动机
,”
PhysComp96会议录
,编辑人
T。
托福利
,
M。
比福里
、和
J。
莱奥
(
出版社
,
1996
),第页。
323
331
.
63
冯·诺依曼
,
J。
, “
关于无穷直积
,”
作曲。数学。
6
,
1
77
(
1939
).
64
冯·诺依曼
,
J。
,
自复制自动机理论
(
乌尔班纳
,
1966
).
65
瓦拉赫
,
N.R.(不适用)。
,
实还原群II
(
学术出版社
,
1992
).
66
沃尔特
,
第页。
阿斯普鲁·古兹克
,
答:。
, “
光子量子模拟器
,”
自然物理学。
8
,
285
291
(
2012
).
67
瓦特鲁斯
,
J。
, “
关于一维量子细胞自动机
,”
程序。,每年。交响乐团。已找到。计算。科学。
63
,
528
537
(
1995
).
68
维斯纳
,
美国。
, “
用量子计算机模拟多体量子系统
,”预印本arXiv:quant-ph/9603028(
1996
).
69
沃尔夫拉姆
,
美国。
, “
细胞自动机流体I:基本理论
,”
《统计物理学杂志》。
45
,
471
526
(
1986
).
70
容光焕发
,
M.H.先生。
,
卡萨诺娃
,
J。
,
夹层
,
答:。
,
麦克莱恩
,
J。
,
拉玛塔
,
L。
,
阿斯普鲁·古兹克
,
答:。
、和
索拉诺
,
E.公司。
, “
从晶体管到量子化学的陷阱离子计算机
,”预印本arXiv:1307.4326v1(
2013
).
71
查尔卡
,
C、。
, “
在量子计算机上模拟量子系统
,”
程序。R.Soc.伦敦,Ser。一个
454
,
313
322
(
1998
).
72
扎纳尔迪
,
第页。
, “
费米子晶格中的量子纠缠
,”
物理学。版次A
65
,
042101
(
2002
).
您当前没有访问此内容的权限。