시간적으로 평평한 측정 기반 양자 계산의 양자 이점

시간적으로 평평한 측정 기반 양자 계산의 양자 이점

마이클 드 올리베이라1,2,3, 루이스 S. 바르보사1,2,3, 에르네스토 F. 갈방(Ernesto F. Galvão)3,4

1포르투갈 브라가 미뉴대학교 컴퓨터공학과
2INESC TEC, 브라가, 포르투갈
3국제 이베리아 나노기술 연구소(INL) Av. Mestre Jose Veiga, 4715-330, 브라가, 포르투갈
4Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense Av. 여자. Milton Tavares de Souza s/n, Niterói, RJ, 24210-340, 브라질

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추상

특정 가정 하에서 여러 클래스의 양자 회로가 양자 계산 이점을 제공하는 것으로 나타났습니다. 양자 이점을 제공할 수 있는 더욱 제한된 클래스의 양자 회로에 대한 연구는 실험 시연의 가능한 단순화에 의해 동기가 부여됩니다. 본 논문에서는 완전히 균일한 측정 시간 순서를 사용하여 측정 기반 양자 계산의 효율성을 연구합니다. 우리는 다중 큐비트 Greenberger, Horne 및 Zeilinger(GHZ) 상태에 존재하는 상관 관계를 활용하여 임의 부울 함수의 결정론적 계산을 위한 새로운 구성을 제안합니다. 우리는 Clifford 계층 구조를 사용하여 필요한 측정 복잡성을 특성화하고 일반적으로 이전 구성과 관련하여 필요한 큐비트 수를 줄입니다. 특히, 우리는 비적응형 MBQC를 사용하여 결정론적 평가가 가능한 부울 함수 계열을 식별하며, 이는 기존 회로에 비해 게이트 너비와 개수에서 양자 이점을 제공합니다.

[포함 된 콘텐츠]

양자 컴퓨팅은 많은 작업에 대한 최고의 기존 알고리즘과 관련하여 계산상의 이점을 제공할 것을 약속합니다. 이러한 이점을 정량화하는 엄격한 결과는 드물며, 기존보다 우수한 성능을 제공하는 중요한 양자 리소스에 대한 연구에 집중하는 데 도움이 됩니다. 이러한 양자 이점은 필요한 총 게이트 수, 결과 회로의 깊이 또는 사용된 메모리 크기(회로 폭이라고 함)와 같은 다양한 리소스와 관련하여 발생할 수 있습니다.

이 작업에서 우리는 많은 큐비트의 얽힌 Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ) 상태에 대한 측정의 상관 결과를 사용하여 양자 컴퓨터가 수행할 수 있는 부울 함수의 평가를 분석합니다. 이 측정 기반 양자 계산 변형은 적응성이 필요하지 않으므로 모든 큐비트를 동시에 측정할 수 있습니다. 계산 과정의 이러한 평평한 시간적 구조로 인해 어떤 경우에는 매우 경제적인 양자 회로가 탄생합니다. 필요한 큐비트 수와 필요한 측정 정밀도를 결정하는 부울 함수의 특성을 식별합니다. 특정 부울 함수 계열에 대해 우리는 해당 클래식 회로 계열과 관련하여 게이트의 너비와 수에 있어 엄격한 이점이 있음을 보여줍니다. 앞으로 우리의 기술은 더 많은 계산 표현성을 표시하는 적응형 회로에도 양자 자원을 사용하는 더 나은 방법을 고안하는 데 도움이 될 수 있습니다.

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