Informatique quantique distribuée avec communication classique
Je suis intéressé par le domaine de l'informatique quantique distribuée, c'est-à-dire l'utilisation de plusieurs dispositifs/circuits quantiques plus petits pour coopérer afin de pouvoir effectuer une tâche qui nécessiterait un dispositif plus grand (où grand/petit fait référence au nombre total de qubits que l'appareil a ).
Je recherche des problèmes simples et abstraits qui pourraient être résolus lorsqu'un tel paradigme est utilisé. Pour être encore plus précis, je me demande si le partage d'états intriqués entre de tels appareils est indispensable dans ce type de problèmes, ou y a-t-il des tâches qui pourraient être décomposées de telle sorte que chaque appareil effectue un calcul quantique indépendamment des autres, et ils utilisent tous la communication classique pour partager des résultats partiels, etc.
Quelqu'un connait-il des articles sur le sujet ? Merci!
Réponses
L'une des méthodes possibles pour l'informatique quantique distribuée est l'intrication quantique à distance. Il existe une proposition de Mihir Pant et d'autres de développer des protocoles pour les nœuds de "répéteurs" quantiques, qui permettent à une paire d'utilisateurs d'obtenir des gains importants dans les taux d'enchevêtrement dans une chaîne linéaire de répéteurs quantiques, en exploitant la diversité des multiples chemins dans le réseau . Ils essaient de développer des protocoles de répéteurs quantiques qui permettent à plusieurs paires d'utilisateurs de générer simultanément un enchevêtrement à des taux qui peuvent dépasser de loin ce qui est possible avec des répéteurs partageant le temps entre les flux d'enchevêtrement individuels. Veuillez trouver plus de détails sur cette approche dans l' article de recherche suivant publié par Nature.
Il existe un article publié dans arxiv sur l'utilisation des interconnexions quantiques pour l'informatique quantique distribuée et l'Internet quantique. Il s'agit plutôt d'une compilation de modules informatiques quantiques distribués nécessaires à la réalisation d'un Internet quantique. Les interconnexions quantiques (QuIC) sont des dispositifs ou des processus qui permettent le transfert d'états quantiques entre deux degrés de liberté physiques spécifiés (matériel, électromagnétique, etc.), ou, plus largement, connectent un système quantique à un système classique. Ce serait bien si vous pouviez explorer ce document pour voir les détails des composants QuICs.
Il existe un autre travail récent sur l'utilisation d'algorithmes d'estimation de phase quantique distribués avec deux schémas de distribution différents. Veuillez trouver le résumé de cet article partagé dans ResearchGate et EuropePMC .
Le principal attrait de l'informatique quantique est qu'il peut effectuer certaines tâches plus rapidement qu'un ordinateur classique. Cela repose sur des phénomènes quantiques uniques tels que l'intrication, les interférences de phase, etc. Cela nécessite que tous les qubits de la mémoire quantique puissent « parler » les uns avec les autres. Si des sous-ensembles de qubits sont physiquement séparés et uniquement liés par des canaux classiques, vous perdez cette propriété puisque les qubits de sous-ensembles distincts ne peuvent pas être intriqués.
Une autre façon de voir cela est si vous avez$N$petits ordinateurs quantiques, alors ils peuvent faire tout au plus$N$fois le travail d'un de ces ordinateurs. Ce modèle ne permet donc rien de mieux qu'une amélioration linéaire par rapport à ce qu'un seul des petits ordinateurs quantiques peut réaliser. Tout algorithme quantique avec une accélération meilleure que linéaire (par exemple Grover ou Shor) ne peut pas être implémenté dans ce modèle.