Computación cuántica distribuida con comunicación clásica
Estoy interesado en el campo de la computación cuántica distribuida, es decir, usar múltiples dispositivos/circuitos cuánticos más pequeños para cooperar y poder realizar alguna tarea que requeriría un dispositivo más grande (donde grande/pequeño se refiere a la cantidad total de qubits que tiene el dispositivo ).
Estoy buscando problemas simples y abstractos que puedan resolverse cuando se utiliza dicho paradigma. Para ser aún más específico, me pregunto si compartir estados entrelazados entre dichos dispositivos es imprescindible en este tipo de problemas, o si hay tareas que podrían dividirse de tal manera que cada dispositivo realice algún cálculo cuántico independientemente de los demás, y todos utilizan la comunicación clásica para compartir resultados parciales, etc.
¿Alguien sabe algún artículo sobre el tema? ¡Gracias!
Respuestas
Uno de los métodos posibles para la computación cuántica distribuida es el entrelazamiento cuántico remoto. Hay una propuesta de Mihir Pant y otros para desarrollar protocolos para nodos "repetidores" cuánticos, que permiten a un par de usuarios lograr grandes ganancias en las tasas de entrelazamiento en una cadena lineal de repetidores cuánticos, al explotar la diversidad de rutas múltiples en la red. . Están tratando de desarrollar protocolos de repetidores cuánticos que permitan a varios pares de usuarios generar enredos simultáneamente a velocidades que pueden superar con creces lo que es posible con los repetidores que comparten el tiempo entre los flujos de enredos individuales que ayudan. Encuentre más detalles sobre este enfoque en el siguiente artículo de investigación publicado por Nature.
Hay un artículo publicado en arxiv sobre el uso de interconexiones cuánticas para computación cuántica distribuida e Internet cuántica. Es más una compilación de los módulos de computación cuántica distribuidos necesarios para la realización de una Internet cuántica. Las interconexiones cuánticas (QuIC) son dispositivos o procesos que permiten la transferencia de estados cuánticos entre dos grados de libertad físicos específicos (material, electromagnético, etc.) o, más ampliamente, conectan un sistema cuántico con uno clásico. Sería bueno si puede explorar este documento para ver los detalles de los componentes de QuIC.
Hay otro trabajo reciente sobre el uso de algoritmos de estimación de fase cuántica distribuidos con dos esquemas de distribución diferentes. Encuentre el resumen de este documento compartido en ResearchGate y EuropePMC .
El principal atractivo de la computación cuántica es que puede realizar algunas tareas más rápido que una computadora clásica. Esto se basa en fenómenos cuánticos únicos como el entrelazamiento, la interferencia de fase, etc. Esto requiere que todos los qubits en la memoria cuántica puedan "hablar" entre sí. Si los subconjuntos de qubits están físicamente separados y solo se vinculan a través de canales clásicos, pierde esta propiedad ya que los qubits de distintos subconjuntos no se pueden entrelazar.
Otra forma de ver esto es si tienes$N$pequeñas computadoras cuánticas, entonces pueden hacer como máximo$N$veces el trabajo de una de esas computadoras. Entonces, este modelo no permite nada mejor que una mejora lineal sobre lo que puede lograr una sola de las pequeñas computadoras cuánticas. Cualquier algoritmo cuántico con mejor aceleración lineal (por ejemplo, Grover o Shor) no se puede implementar en este modelo.