Распределенные квантовые вычисления с классической коммуникацией
Меня интересует область распределенных квантовых вычислений, то есть использование нескольких меньших квантовых устройств / схем для взаимодействия, чтобы иметь возможность выполнять некоторую задачу, которая потребует большего устройства (где большой / маленький относится к общему количеству кубитов, которые имеет устройство. ).
Я ищу простые абстрактные проблемы, которые можно было бы решить, используя такую парадигму. Чтобы быть еще более конкретным, мне интересно, является ли совместное использование запутанных состояний между такими устройствами обязательным в этом типе проблем, или есть задачи, которые можно разбить таким образом, чтобы каждое устройство выполняло некоторые квантовые вычисления независимо от других, и все они используют классическое общение, чтобы делиться частичными результатами и т. д.
Кто-нибудь знает статьи на эту тему? Спасибо!
Ответы
Один из возможных методов распределенных квантовых вычислений - удаленная квантовая запутанность. Михир Пант и другие предлагают разработать протоколы для узлов квантового «повторителя», которые позволяют паре пользователей добиться значительного увеличения скорости перепутывания в линейной цепочке квантовых повторителей, используя разнообразие множественных путей в сети. . Они пытаются разработать протоколы квантовых повторителей, которые позволяют нескольким парам пользователей одновременно генерировать сцепление со скоростью, которая может намного превышать возможную при использовании ретранслятора с разделением времени между отдельными потоками сцепления. Более подробную информацию об этом подходе можно найти в следующей исследовательской статье, опубликованной Nature.
В arxiv опубликована статья об использовании квантовых межсоединений для распределенных квантовых вычислений и квантового Интернета. Это скорее компиляция необходимых распределенных модулей квантовых вычислений для реализации квантового Интернета. Квантовые межсоединения (QuIC) - это устройства или процессы, которые позволяют передавать квантовые состояния между двумя заданными физическими степенями свободы (материальной, электромагнитной и т. Д.) Или, в более широком смысле, соединять квантовую систему с классической. Было бы хорошо, если бы вы могли изучить этот документ, чтобы увидеть детали компонентов QuICs.
Есть еще одна недавняя работа по использованию распределенных алгоритмов квантовой оценки фазы с двумя разными схемами распределения. Краткое содержание этого документа можно найти в ResearchGate и EuropePMC .
Основная привлекательность квантовых вычислений заключается в том, что они могут выполнять некоторые задачи быстрее, чем классический компьютер. Это основано на уникальных квантовых явлениях, таких как запутанность, фазовая интерференция и т. Д. Это требует, чтобы все кубиты в квантовой памяти могли «разговаривать» друг с другом. Если подмножества кубитов физически разделены и связаны только через классические каналы, вы потеряете это свойство, поскольку кубиты из разных подмножеств не могут быть запутаны.
Другой способ взглянуть на это - если у вас $N$ маленькие квантовые компьютеры, то они могут $N$раз больше работы одного из этих компьютеров. Таким образом, эта модель не позволяет ничего лучше, чем линейное улучшение того, чего может достичь один из небольших квантовых компьютеров. Ни один квантовый алгоритм с ускорением лучше, чем линейный (например, Гровера или Шора) не может быть реализован в этой модели.