คอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบกระจายพร้อมการสื่อสารแบบคลาสสิก

Aug 16 2020

ฉันสนใจในสาขาการคำนวณควอนตัมแบบกระจายนั่นคือการใช้อุปกรณ์ / วงจรควอนตัมขนาดเล็กหลายตัวเพื่อร่วมมือกันเพื่อให้สามารถทำงานบางอย่างที่ต้องใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่ (โดยที่ขนาดใหญ่ / เล็กหมายถึงจำนวน qubits ทั้งหมดที่อุปกรณ์มี ).

ฉันกำลังมองหาปัญหาที่เรียบง่ายและเป็นนามธรรมที่สามารถแก้ไขได้เมื่อใช้กระบวนทัศน์ดังกล่าว เพื่อให้เฉพาะเจาะจงมากขึ้นฉันสงสัยว่าการแบ่งปันสถานะที่พันกันระหว่างอุปกรณ์ดังกล่าวเป็นสิ่งจำเป็นในปัญหาประเภทนี้หรือมีงานที่อาจแบ่งย่อยออกไปในลักษณะที่อุปกรณ์แต่ละเครื่องทำการคำนวณควอนตัมโดยไม่ขึ้นกับอุปกรณ์อื่น ๆ และ พวกเขาทั้งหมดใช้การสื่อสารแบบคลาสสิกเพื่อแบ่งปันผลลัพธ์บางส่วนเป็นต้น

มีใครทราบบทความเกี่ยวกับเรื่องนี้หรือไม่? ขอบคุณ!

คำตอบ

GokulAlex Aug 16 2020 at 18:38

วิธีหนึ่งที่เป็นไปได้สำหรับการคำนวณควอนตัมแบบกระจายคือการพัวพันควอนตัมระยะไกล มีข้อเสนอของ Mihir Pant และคนอื่น ๆ ในการพัฒนาโปรโตคอลสำหรับโหนด "repeater" ควอนตัมซึ่งช่วยให้ผู้ใช้คู่หนึ่งได้รับอัตราการพัวพันในห่วงโซ่เชิงเส้นของตัวทำซ้ำควอนตัมโดยใช้ประโยชน์จากความหลากหลายของเส้นทางต่างๆในเครือข่าย . พวกเขากำลังพยายามพัฒนาโปรโตคอลทวนควอนตัมที่เปิดใช้งานคู่ผู้ใช้หลายคู่เพื่อสร้างความพัวพันพร้อมกันในอัตราที่เกินกว่าที่จะเป็นไปได้ด้วยการแบ่งปันเวลาของผู้ทำซ้ำระหว่างการช่วยเหลือโฟลว์การพันกัน โปรดดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแนวทางนี้ในบทความวิจัยต่อไปนี้ที่เผยแพร่โดย Nature

มีบทความที่ตีพิมพ์ในarxivเกี่ยวกับการใช้ Quantum Interconnects สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบกระจายและ Quantum Internet เป็นการรวบรวมโมดูลคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบกระจายที่จำเป็นสำหรับการใช้อินเทอร์เน็ตควอนตัม การเชื่อมต่อระหว่างควอนตัม (QuIC) คืออุปกรณ์หรือกระบวนการที่อนุญาตให้ถ่ายโอนสถานะควอนตัมระหว่างองศาอิสระทางกายภาพที่ระบุสองระดับ (วัสดุแม่เหล็กไฟฟ้า ฯลฯ ) หรือเชื่อมต่อระบบควอนตัมกับระบบคลาสสิกในวงกว้าง จะเป็นการดีหากคุณสามารถสำรวจเอกสารนี้เพื่อดูรายละเอียดของส่วนประกอบ QuICs

มีงานล่าสุดอีกชิ้นหนึ่งเกี่ยวกับการใช้อัลกอริธึมการประมาณค่าเฟสควอนตัมแบบกระจายที่มีรูปแบบการกระจายที่แตกต่างกันสองแบบ กรุณาหาบทสรุปของงานวิจัยนี้ใช้ร่วมกันในResearchGateและEuropePMC

lamontap Jan 16 2021 at 04:27

ความน่าสนใจหลักของคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือสามารถทำงานบางอย่างได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์แบบเดิม สิ่งนี้อาศัยปรากฏการณ์ทางควอนตัมที่ไม่ซ้ำกันเช่นการพัวพันการรบกวนเฟส ฯลฯ สิ่งนี้ต้องการให้ qubits ทั้งหมดในหน่วยความจำควอนตัมสามารถ "คุย" กันได้ หากส่วนย่อยของ qubits แยกออกจากกันทางกายภาพและเชื่อมโยงผ่านช่องทางคลาสสิกเท่านั้นคุณจะสูญเสียคุณสมบัตินี้เนื่องจาก qubits จากชุดย่อยที่แตกต่างกันไม่สามารถพันกัน

อีกวิธีหนึ่งในการดูสิ่งนี้คือถ้าคุณมี $N$ คอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดเล็กก็สามารถทำได้มากที่สุด $N$เท่าของการทำงานของคอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องหนึ่ง ดังนั้นแบบจำลองนี้ไม่อนุญาตให้มีอะไรดีไปกว่าการปรับปรุงเชิงเส้นมากกว่าสิ่งที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดเล็กเครื่องเดียวสามารถบรรลุได้ ไม่สามารถใช้อัลกอริทึมควอนตัมใด ๆ ที่ดีกว่า linear speedup (เช่น Grover หรือ Shor) ในโมเดลนี้