量子门顺序的叠加实验

在量子计算机中，创建不同状态量子比特的叠加可以导致相对于经典计算机的加速[1]，但量子力学也允许量子电路的叠加[2]。事实上，最近理论预测，叠加具有不同门顺序的量子电路可以为量子计算机提供进一步的计算优势[3-5]。在这里，我们通过以两种可能顺序的叠加应用两个量子门来确定这两个门是对易还是反对易，从而实验证明了这种增强。我们能够仅使用每个门一次（或查询）就做出此判断，而所有具有固定门顺序的量子电路将需要至少使用其中一个门两次[3]。值得注意的是，当问题扩展到N个门时，创建量子电路的叠加很可能提供相对于经典算法的指数级优势，以及相对于固定门顺序量子算法的线性优势[4]。我们在实验中利用的新资源可以解释为“因果顺序的叠加”。我们证明，这种叠加可能允许某些量子算法以在固定门顺序的量子计算机上不太可能实现的效率来实现。