Komputasi kuantum terdistribusi dengan komunikasi klasik
Saya tertarik dengan bidang komputasi kuantum terdistribusi, yaitu menggunakan beberapa perangkat / sirkuit kuantum yang lebih kecil untuk bekerja sama agar dapat melakukan beberapa tugas yang memerlukan perangkat yang lebih besar (di mana besar / kecil mengacu pada jumlah total qubit yang dimiliki perangkat ).
Saya mencari masalah abstrak yang sederhana yang dapat diselesaikan ketika paradigma seperti itu digunakan. Untuk lebih spesifiknya, saya bertanya-tanya apakah berbagi keadaan terjerat antara perangkat semacam itu adalah suatu keharusan dalam jenis masalah ini, atau adakah tugas yang dapat dipecah sedemikian rupa sehingga setiap perangkat melakukan beberapa komputasi kuantum secara independen dari yang lain, dan mereka semua menggunakan komunikasi klasik untuk membagikan hasil parsial, dll.
Adakah yang tahu artikel tentang subjek ini? Terima kasih!
Jawaban
Salah satu metode yang mungkin untuk komputasi kuantum terdistribusi adalah keterjeratan kuantum jarak jauh. Ada proposal oleh Mihir Pant dan lainnya untuk mengembangkan protokol untuk node "repeater" kuantum, yang memungkinkan sepasang pengguna mencapai keuntungan besar dalam tingkat keterjeratan dalam rantai linear repeater kuantum, dengan mengeksploitasi keragaman beberapa jalur dalam jaringan. . Mereka mencoba mengembangkan protokol repeater kuantum yang memungkinkan beberapa pasangan pengguna menghasilkan keterjeratan secara bersamaan pada tingkat yang jauh melebihi apa yang mungkin dilakukan dengan repeater time-sharing di antara membantu aliran keterjeratan individu. Temukan detail lebih lanjut tentang pendekatan ini dalam artikel penelitian berikut yang diterbitkan oleh Nature.
Ada sebuah makalah yang diterbitkan di arxiv tentang penggunaan Quantum Interconnects untuk Distributed Quantum Computing dan Quantum Internet. Ini lebih merupakan kompilasi modul komputasi kuantum terdistribusi yang diperlukan untuk realisasi internet kuantum. Quantum interconnects (QuICs) adalah perangkat atau proses yang memungkinkan transfer status kuantum antara dua derajat kebebasan fisik tertentu (material, elektromagnetik, dll.), Atau, lebih luas lagi, menghubungkan sistem kuantum dengan sistem klasik. Alangkah baiknya jika Anda dapat menjelajahi makalah ini untuk melihat detail komponen QuICs.
Ada pekerjaan terbaru lainnya tentang penggunaan algoritma estimasi fase kuantum terdistribusi dengan dua skema distribusi yang berbeda. Silakan temukan ringkasan makalah ini yang dibagikan di ResearchGate dan EuropePMC .
Daya tarik utama komputasi kuantum adalah ia dapat melakukan beberapa tugas lebih cepat daripada komputer klasik. Ini bergantung pada fenomena kuantum unik seperti keterjeratan, interferensi fase, dll. Hal ini mengharuskan semua qubit dalam memori kuantum dapat "berbicara" satu sama lain. Jika subset qubit secara fisik dipisahkan dan hanya ditautkan melalui saluran klasik, Anda kehilangan properti ini karena qubit dari subset berbeda tidak dapat dijerat.
Cara lain untuk melihat ini adalah jika Anda punya $N$ komputer kuantum kecil, maka mereka dapat melakukannya paling banyak $N$kali pekerjaan salah satu komputer tersebut. Jadi model ini tidak memungkinkan sesuatu yang lebih baik daripada peningkatan linier atas apa yang dapat dicapai oleh salah satu komputer kuantum kecil. Algoritme kuantum apa pun yang lebih baik dari speedup linier (misalnya Grover atau Shor) tidak dapat diimplementasikan dalam model ini.