连续值是否可能实现“概率,通用,容错量子计算”?


19

这似乎是科学界,这是可以做到的“通用,容错”量子使用下面的所谓的“光学手段计算中广泛相信线性光学量子计算(LOQC) ”荷航首创(Knill, Laflamme,Milburn)。但是,LOQC仅使用包含零个或一个光子而不包含更多光子的光模式。

根据定义,连续光模式包含的光子不止一个。该文件在连续变量概率容错通用量子计算和取样问题杜丝等。(2018)[quant-ph arXiv:1806.06618v1]声称“概率通用容错”量子计算也可以使用压缩光的连续模式进行。该论文甚至走得更远,并声称有可能使用连续模式证明量子至上。实际上,该论文的摘要说:

此外,我们证明了该模型可以适用于产生采样问题,除非多项式层次结构崩溃,否则无法使用经典计算机对其进行有效模拟。

一家名为Xanadu的量子计算初创公司因与Seth Lloyd撰写了几篇论文而具有一定信誉,似乎声称它们最终也将能够在连续光模式下进行量子计算,并且比传统计算机做得更好。

然而,在我看来,他们正在做的事情是模拟计算(模拟计算是否可以进行容错错误纠正?)。而且,它们使用挤压和置换操作。这样的操作不能节省能量(挤压或移动模式可以改变其能量),因此,这样的操作似乎需要与外部环境交换宏观量的能量(而不是量化的量),这可能会在操作环境中引入很多噪声。 qc。此外,仅在实验室中获得了有限的较小值的压缩,而要获得普遍性,可能需要任意大的压缩作为资源。

所以,我的问题是,这些人是否过于乐观?在连续光模式下,实验室中可以实际进行哪种计算?

Answers:


5

首先,我真的建议您阅读有关“ 具有连续变量(cv)的量子信息 ”的评论。它涵盖了简历体系结构中的大多数问题。由于这是一次非常大的评论,因此,我将尽我所能阅读并重新浏览一下这篇文章,以回想起您的问题。

正如您提到的,对于离散变量(dv),Knill和Laflamme率先提出了LOQC。但是在Braunstein 等人提出实现cv隐形传态的提议后不久,这种方法就被转换为cvs 他们表明,仅使用线性光学器件和压缩光的资源就可以实现cv量子纠错码

现在已经谈到了这种类型的量子计算机的普遍性,他们在论文中还表明,可以使用线性光学器件,压缩器和至少一个其他的非线性光学元件来构造用于电磁场振幅的通用量子计算机。作为Kerr效应(第48〜50页)。

我将尝试在口头上尽可能简单地总结他们的证明。

1)的确,对于通用qcs来说,逻辑运算仅会影响qubit逻辑门形式的几个变量,并且通过堆叠这些门,可以对有限数量的这些变量进行任何单位转换,达到任何所需的精度。

2)论点是,由于即使在单个cv上进行任意unit变换也需要定义无限数量的参数,因此通常无法通过任何有限数量的量子运算来近似。

3)通过显示针对cvs的各种变换子类(例如哈密顿量(与cvs相对应的算子的多项式函数))的通用量子计算概念解决了该问题。如果一组连续量子运算可以通过有限次数的运算应用而任意接近于该组中的任何变换,则将被称为该组特定变换的通用运算。

4)结果是为电磁场构造二次哈密顿量的非常冗长的数学证明。

因此,要回答您的问题,尽管正如您提到的那样,光的压缩会给qc添加外部噪声,但我相信它可以用于纠错相同的噪声。随之而来的是,量子加速的主张来自这样一个事实,即要生成由任意多项式Hermitian哈密顿量(执行通用cv量子计算所必需)给出的所有unit变换,必须包含由哈密顿量描述的门,而不是一个门。规范算子中的二次方不均匀。

这些非线性变换可用于CV算法中,并且可以大大加快任何经典过程的速度。

因此,可以得出结论,是的,cv量子计算看起来是乐观的,因为在这一点上大多数都只是理论上的。对cv体系结构的实验性验证很少,例如“压缩态EPR纠缠”,“相干态量子隐形传态”等。但是最近在“量子密钥分布”和“量子记忆效应”方面的实验表明,连续可变量子计算机在某些任务上,其潜力可能与离散对手相同,甚至更高。


嗯,我也想听听实验者的意见。例如,在实验室中可能存在的挤压程度限制,它们如何限制普遍性要求?如果在实践中可以对cv进行容错错误纠正,那么在有严重需求的LIGO中是否使用了它?如果没有,为什么不呢?
rrtucci

是否有任何理论家不同意Braunstein等人的观点?斯科特·亚伦森对此事有何看法?
rrtucci

容错错误校正需要门模型qc的巨大开销。简历模拟计算机需要多少开销?
rrtucci

1
不幸的是,我不是实验者,我也不知道这些问题的答案。我将在这个问题上添加“实验结果”标签,以便任何观看该标签的实验者都可以看到。
artha

1
您可能会在scottaaronson.com/blog上发表评论,看看他是否回答并亲自问他。他通常会回答所有的好问题。
artha
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.