量子计算中的后选择是什么?


13

量子计算机可以有效地解决复杂性类别BQP中的问题。我已经看到一种说法可以(可能是因为我们不知道BQP是适当的子集还是等于PP)可以通过应用后选择来提高量子计算机的效率,并且有效解决的问题现在变为postBQP = PP

什么是后选择这里的意思?

Answers:


16

“后选择”是指以某个其他量子位为基础的测量结果的过程。(对于经典的概率分布和统计分析,您也可以想到这一点:它不是量子计算专用的概念。)

后选择在量子力学实验中经常出现(到目前为止),因为在非常小的系统上进行的实验(涉及的粒子不多),这是模拟具有良好量子控制或前馈的相对简单的方法。但是,这不是实现计算的实用方法,因为您必须以可能以极低概率发生的一个或多个测量结果为条件。

实际上,“选择”测量结果并不是您在量子力学中可以轻松完成的事情-实际要做的就是丢弃任何不允许您做自己想做的结果。如果要选择的结果的概率为,则在获得要选择的结果之前,您将必须尝试次预期数字。如果对于某个大整数,则您可能等待了很长时间。0<p<11/pp=1/2nn

后选择“增加”(如您所说)从BQPPP的有界误差量子计算的能力是量子计算理论中的一个很好的结果,这不是因为它是实用的,而是因为它是简单而又一种清晰的结果,在计算复杂度上很少见,可用于告知有关量子计算的直觉-它导致了“量子至上”实验的构想, 例如。但这不是您应该将其视为可供量子计算机免费用作实用技术的操作,除非您可以证明尝试后选的结果很少且具有足够高的概率(或者,与基于测量的计算一样,如果您获得了“不良”结果之一,则可以通过适当调整过程来模拟“不良结果”)。


4

正如其他答案所传达的那样(我只是想对此做出澄清),后选择只是考虑可能的测量结果的一个子集。在我看来,这分为两种不同的情况,如下所示。是的,它们是同一事物的不同方面,但是两个不同的社区对它们的用法却大不相同。

实验后选择

您进行了一些实验,但只有在满足特定条件时才收集数据。通常,它用于补偿预示的实验缺陷(即,触发了一些信息,告诉我们在进行另一部分实验之前我们已经获得了不良结果)。例如,您可能将一对光子用作信息或纠缠载体,但有时这些光子会在途中迷路。如果仅在检测到两个光子时才执行操作,则将在它们成功到达时进行后选择。

理论后选

这是一个思想实验,即“ 如果我可以选择测量结果,我的计算机将有多强大? ”,这不是一个实际的主张。

举一个简单的例子,考虑一下量子隐形传态。在正常情况下,爱丽丝和鲍勃共享一个贝尔对,而爱丽丝有一个未知状态的量子比特,她想传送到鲍勃。她对两个量子比特执行Bell测量,并将测量结果发送给Bob。如果鲍勃(Bob)离爱丽丝(Alice)太远,那么测量结果的信息将花费有限的时间到达那里,并且在那之后,他可以被认为是已经收到了量子比特(因为他必须补偿不同结果的影响)在他持有的量子比特上)。

但是,如果Alice可以始终选择一个测量结果作为一个特定结果,而Bob知道她将选择该测量结果,则Alice无需将测量结果发送给Bob。他可以立即使用他持有的量子比特。更强大的是,他可以在Alice进行测量之前就使用它,并确信自己会这样做!因此,您不仅实现了比光速更快的通信,而且实际上是在向后通信!您可以开始想象对于计算机而言,它的功能是多么强大(计算任意长时间,然后将答案及时发送到提出问题的那一刻)。


我没有最后一段:即使爱丽丝后选择了贝尔测量的某个结果,也有一些她必须舍弃的测量,因为它们没有给出正确的结果,而爱丽丝需要传达事实,即她是否已经接受或放弃了实验结果。
jk-恢复莫妮卡

@jknappen这就是理论和实验之间的区别。实验会丢弃错误的结果。理论版本认为,您可以强制其始终给出正确的结果。没有什么可丢弃的。
DaftWullie

我不这么认为,即使从理论上讲,您也必须放弃一些计算。在经典计算中,众所周知的零知识证明协议也是如此。
jk-恢复莫妮卡

@jknappen我必须承认我是从我的论文记忆中重建这个论点的,而现在我开始寻找它,我无法立即动手验证细节。但是,这一个人谈论做同样的事情。
DaftWullie

2
@jknappen在上一段中,DaftWullie指的是一个假设世界,您可以真正地真正进行后选择操作(例如,应用非统一单量子位操作[[1,0],[0,0]]通过波函数的归一化,可以在模拟器中完成)。
Craig Gidney '18
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.