并发量子计算

量子计算机是一种多粒子干涉仪，由两端的分束器和臂组成，其中 n 个两能级粒子经历它们之间的相互作用。臂被设计为将产生计算结果所需的相关函数存储在 2^n 个臂的相移中。它们可通过干涉测量探测，使我们能够利用量子并行性。量子算法负责构建何种干涉仪来计算特定问题。通过扩展经典可逆门阵列，已发展了构建臂的标准形式。由于其顺序应用逻辑操作的性质，所需门数随问题规模增长呈指数增加。这可能造成在有限退相干时间内执行量子计算的严重障碍。我们提出通过具有任意多粒子相互作用的物理系统的一次演化，直接且并发地构建干涉仪臂。它本质上是量子的，无经典类比。编码用于 Shor 素数分解算法、Grover 算法和 Deutsch-Jozsa 算法的函数仅需此类系统的一次演化，而与问题规模 n 无关，而其标准顺序对应方案需 O(n^3)、O(n) 和 O(n2^n)。