Rozproszone obliczenia kwantowe z klasyczną komunikacją
Interesuje mnie dziedzina rozproszonych obliczeń kwantowych, tj. Używanie wielu mniejszych urządzeń / obwodów kwantowych do współpracy, aby móc wykonać jakieś zadanie, które wymagałoby większego urządzenia (gdzie duży / mały odnosi się do całkowitej liczby kubitów, które ma urządzenie ).
Szukam prostych, abstrakcyjnych problemów, które można by rozwiązać, stosując taki paradygmat. Mówiąc jeszcze dokładniej, zastanawiam się, czy współdzielenie stanów splątanych między takimi urządzeniami jest koniecznością w tego typu problemach, czy są zadania, które można by rozłożyć w taki sposób, że każde urządzenie wykonuje obliczenia kwantowe niezależnie od innych, i wszyscy używają klasycznej komunikacji, aby dzielić się częściowymi wynikami itp.
Czy ktoś zna jakieś artykuły na ten temat? Dzięki!
Odpowiedzi
Jedną z możliwych metod rozproszonych obliczeń kwantowych jest zdalne splątanie kwantowe. Mihir Pant i inni przedstawili propozycję opracowania protokołów dla węzłów „repeaterów” kwantowych, które umożliwią parze użytkowników osiągnięcie dużych korzyści w zakresie współczynników splątania w liniowym łańcuchu repeaterów kwantowych poprzez wykorzystanie różnorodności wielu ścieżek w sieci . Próbują opracować protokoły przemienników kwantowych, które umożliwią wielu parom użytkowników jednoczesne generowanie splątania z szybkością znacznie przekraczającą to, co jest możliwe w przypadku przemienników z podziałem czasu między wspomagającymi poszczególne przepływy splątania. Więcej szczegółów na temat tego podejścia można znaleźć w następującym artykule badawczym opublikowanym przez Nature.
W arxiv opublikowano artykuł na temat wykorzystania połączeń kwantowych w rozproszonych obliczeniach kwantowych i Internecie kwantowym. Jest to raczej kompilacja niezbędnych rozproszonych modułów obliczeń kwantowych do realizacji kwantowego internetu. Interkonekty kwantowe (QuIC) to urządzenia lub procesy, które umożliwiają przenoszenie stanów kwantowych między dwoma określonymi fizycznymi stopniami swobody (materiałowy, elektromagnetyczny itp.) Lub szerzej łączą układ kwantowy z klasycznym. Będzie miło, jeśli będziesz mógł zapoznać się z tym artykułem, aby zobaczyć szczegóły komponentów QuIC.
Niedawno ukazała się inna praca dotycząca wykorzystania algorytmów estymacji rozproszonej fazy kwantowej z dwoma różnymi schematami dystrybucji. Proszę zapoznać się z podsumowaniem tego dokumentu udostępnionym w ResearchGate i EuropePMC .
Główną zaletą obliczeń kwantowych jest to, że mogą wykonywać niektóre zadania szybciej niż klasyczny komputer. Opiera się to na unikalnych zjawiskach kwantowych, takich jak splątanie, interferencja fazowa itp. Wymaga to, aby wszystkie kubity w pamięci kwantowej mogły „rozmawiać” ze sobą. Jeśli podzbiory kubitów są fizycznie oddzielone i połączone tylko przez kanały klasyczne, tracisz tę właściwość, ponieważ kubity z różnych podzbiorów nie mogą być splątane.
Możesz inaczej spojrzeć na to, jeśli masz $N$ małe komputery kwantowe, wtedy mogą zrobić co najwyżej $N$razy praca jednego z tych komputerów. Tak więc ten model nie pozwala na nic lepszego niż liniowe ulepszenie tego, co może osiągnąć pojedynczy mały komputer kwantowy. Żaden algorytm kwantowy z przyspieszeniem lepszym niż liniowe (np. Grover lub Shor) nie może zostać zaimplementowany w tym modelu.