界定玻色系统的计算能力
量子物理
2025-09-05 v3 计算复杂性
摘要
玻色量子系统在无穷维希尔伯特空间中运行，与离散变量量子系统不同。这种独特的数学结构导致量子信息处理中的根本差异，例如态层析的指数级更高复杂度[MMB+24]或常数空间的因子分解算法[BCCRK24]。然而，这种玻色系统的结构差异是否也可能转化为对有限维量子计算机的实际计算优势，仍不清楚。本文通过证明通用玻色量子计算可以在经典计算机上以多项式空间（和指数时间）模拟，显著改进了此前需要指数内存的最佳上界[CJMM24]。在复杂度理论术语中，我们将CVBQP的最佳上界从EXPSPACE改进到PSPACE。该结果基于有限能量截断和近似相干态分解的模拟策略实现。虽然我们提出了可能细化该界的方法，但我们也提出了支持玻色量子计算机对离散变量对应物具有指数级计算优势合理性的论证。此外，我们强调了电路能量作为资源的作用，并讨论了为什么它可能成为在实际实现中实现该优势的基本瓶颈。
引用
@article{arxiv.2503.03600,
title = {Bounding the computational power of bosonic systems},
author = {Varun Upreti and Dorian Rudolph and Ulysse Chabaud},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.03600},
year = {2025}
}
备注
11 pages, 3 figures, 10 pages of appendix