基于超导量子比特全连接的噪声中等规模量子计算：超越单激发子空间
量子物理
2020-02-04 v2
摘要
当前，在无需完整纠错开销的情况下开发 NISQ 处理器的实际应用引起了巨大兴趣。在门模型中量子信息处理尤其具有挑战性，因为算法随问题规模和电路深度增长而迅速损失保真度。这催生了诸如模拟量子仿真与量子退火等若干非门模型方法。这些方法带有特定的硬件需求，通常与通用基于门的量子计算机不同。我们此前提出了一种称为单激发子空间（SES）方法的非门模型方法，其需要超导量子比特的全连接图。与任何缺乏纠错的方法一样，SES 方法不可扩展，但它常能导出常深度算法，使其在各种应用中优于门模型。SES 方法的一个挑战在于，它为计算机希尔伯特空间中的每个基态都需要一个物理量子比特。这对使用辅助量子比特寄存器的算法施加了巨大资源成本，因为每个辅助比特会使所需图尺寸加倍。在此我们展示如何通过离开 SES 并在计算子空间中重新引入张量积结构来规避此种加倍。具体而言，我们实现持“数据”的 SES 寄存器与一个或多个辅助量子比特的张量积。这使得一种混合量子计算形式成为可能：对数据执行快速 SES 操作，对辅助比特执行传统逻辑门与测量，且受控酉算符作用于两者之间。作为一个应用，我们给出了 Harrow、Hassidim 和 Lloyd 量子线性系统求解器的 SES 实现。
引用
@article{arxiv.1510.01588,
title = {Noisy intermediate-scale quantum computation with a complete graph of superconducting qubits: Beyond the single-excitation subspace},
author = {Michael R. Geller},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.01588},
year = {2020}
}