随机浅层电路中测量诱导纠缠带来的量子优势

我们研究了二维架构中的随机恒定深度量子电路。虽然这些电路仅在晶格上的相邻量子比特之间产生纠缠，但通过测量输出态中一部分量子比特，可以产生长程纠缠。据推测，当电路深度至少达到某个恒定临界值时，这种长程测量诱导纠缠（MIE）会增殖。对于由Haar随机双量子比特门组成的电路，人们还认为这与输出分布采样的量子优势相变同时发生。在此，我们为随机Clifford电路设置中的量子优势相变提供了证据。我们的工作扩展了最近关于恒定深度量子与经典电路计算能力分离的研究范围，证明这种优势存在于典型的随机电路采样任务中。具体而言，我们表明，在任何随机浅层Clifford电路架构中，长程MIE的存在都会产生无条件的量子优势。相反，任何满足短程MIE性质的深度为d的量子电路都可以被经典地高效模拟，且模拟深度为O(d)。最后，我们引入了一种二维的、深度为2的“粗粒度”电路架构，由作用于O(log n)个量子比特的随机Clifford门组成，我们证明了该架构中存在长程MIE，并建立了无条件的量子优势。