Computação quântica distribuída com comunicação clássica
Estou interessado no campo da computação quântica distribuída, ou seja, usar vários dispositivos/circuitos quânticos menores para cooperar para poder executar alguma tarefa que exigiria um dispositivo maior (onde grande/pequeno se refere ao número total de qubits que o dispositivo possui ).
Estou procurando problemas simples e abstratos que possam ser resolvidos quando tal paradigma for utilizado. Para ser ainda mais específico, eu me pergunto se compartilhar estados emaranhados entre tais dispositivos é obrigatório neste tipo de problemas, ou existem tarefas que poderiam ser divididas de forma que cada dispositivo execute alguma computação quântica independentemente dos outros, e todos eles usam a comunicação clássica para compartilhar resultados parciais, etc.
Alguém conhece algum artigo sobre o assunto? Obrigado!
Respostas
Um dos métodos possíveis para a computação quântica distribuída é o emaranhamento quântico remoto. Existe uma proposta de Mihir Pant e outros para desenvolver protocolos para nós “repetidores” quânticos, que permitem a um par de usuários obter grandes ganhos nas taxas de emaranhamento em uma cadeia linear de repetidores quânticos, explorando a diversidade de caminhos múltiplos na rede . Eles estão tentando desenvolver protocolos de repetidores quânticos que permitem que vários pares de usuários gerem emaranhamento simultaneamente a taxas que podem exceder em muito o que é possível com o compartilhamento de tempo dos repetidores entre os fluxos de emaranhamento individuais. Encontre mais detalhes sobre essa abordagem no seguinte artigo de pesquisa publicado pela Nature.
Há um artigo publicado no arxiv sobre o uso de interconexões quânticas para computação quântica distribuída e Internet quântica. É mais uma compilação de módulos de computação quântica distribuídos necessários para a realização de uma internet quântica. As interconexões quânticas (QuICs) são dispositivos ou processos que permitem a transferência de estados quânticos entre dois graus de liberdade físicos especificados (material, eletromagnético etc.) Será bom se você puder explorar este artigo para ver os detalhes dos componentes QuICs.
Há outro trabalho recente sobre o uso de algoritmos distribuídos de estimativa de fase quântica com dois esquemas de distribuição diferentes. Por favor, encontre o resumo deste artigo compartilhado no ResearchGate e EuropePMC .
O principal apelo da computação quântica é que ela pode realizar algumas tarefas mais rapidamente do que um computador clássico. Isso depende de fenômenos quânticos únicos, como emaranhamento, interferência de fase, etc. Isso requer que todos os qubits na memória quântica possam "conversar" entre si. Se os subconjuntos de qubits forem fisicamente separados e apenas vinculados por meio de canais clássicos, você perderá essa propriedade, pois os qubits de subconjuntos distintos não podem ser emaranhados.
Outra maneira de ver isso é se você tiver$N$pequenos computadores quânticos, então eles podem fazer no máximo$N$vezes o trabalho de um desses computadores. Portanto, esse modelo não permite nada melhor do que uma melhoria linear sobre o que um único dos pequenos computadores quânticos pode alcançar. Qualquer algoritmo quântico com melhor aceleração linear (por exemplo, Grover ou Shor) não pode ser implementado neste modelo.