噪声量子器件在计算能力与纠缠能力上的局限性
量子物理
2026-03-25 v2
摘要
通过无纠错噪声量子器件寻找坚实且实用的量子优势是一个关键但具挑战性的问题。反之，理解现有技术水平的基本局限性同样至关重要。在这项工作中，我们考虑严格收缩酉噪声类，并通过分解推导其解析表示。在此类噪声下，我们观察到当电路深度超过 Ω(log(n)) 时，n 量子比特器件与随机硬币在多项式时间内不可区分。即使有经典处理，我们证明了在具有超对数噪声电路深度的多项式时间算法中不存在计算优势。这些结果影响了变分量子算法、误差缓解以及多项式深度的量子模拟。此外，我们考虑具有受限门拓扑的噪声量子器件。对于一维噪声量子比特电路，我们排除了所有深度区间内的超多项式量子优势。我们还建立了纠缠生成的上限：一维电路为 O(log(n))，二维电路为 O(√n log(n))。我们的发现强调了噪声量子器件中计算能力与纠缠可扩展性的约束。
引用
@article{arxiv.2306.02836,
title = {Limitations of Noisy Quantum Devices in Computational and Entangling Power},
author = {Yuxuan Yan and Zhenyu Du and Junjie Chen and Xiongfeng Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.02836},
year = {2026}
}
备注
23 pages, 7 figures