超越单向模型的基于测量的量子计算

我们引入了基于对纠缠资源态进行局部测量的新型量子计算方案。这项工作阐述了 [Phys. Rev. Lett. 98, 220503 (2007), quant-ph/0609149] 中建立的框架。我们的方法利用了多体物理学的工具——矩阵乘积态、有限关联态或投影纠缠对态——来展示如何将对纠缠态的测量视为量子信息处理。因此，这项工作构成了一个实例，其中量子信息问题（如何实现量子计算）是利用多体理论工具而非反之亦然来解决的。我们对该设定进行了更详细的描述，并提出了大量新示例。我们发现了新型计算方案，例如在处理测量结果随机性的方式上不同于原始的单向计算机。此外，还提出了逻辑量子比特不再严格局限于资源态上的方案。值得注意的是，我们发现通用资源态的性质具有极大的灵活性：它们例如可以表现出非零的长程关联函数，或者在局部任意接近纯态。我们讨论了 Kitaev 环面码态作为通用资源的变体，并将其与可以高效经典模拟的情况进行了对比。该框架开启了一种针对特定物理系统（如光晶格中的冷原子或线性光学系统）定制资源态的思维方式。