可扩展且抗噪声的多部分量子纠缠通信优势

分布式计算涉及多个服务器协作完成特定计算任务,在优化服务器间通信方面面临关键挑战--这一问题是沟通复杂度研究的核心。量子资源相较于经典方法在解决这一挑战方面具有优势。本文研究了包含多个发送方和单个接收方的分布式计算场景,确立了多部分量子纠缠在降低沟通复杂度方面的可扩展优势。具体而言,我们证明当接收方与发送方共享多量子比特的Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 态--这是一种真正的多部分纠缠典型形式时,分布式输入的某些全局函数仅需来自每个发送方的一 bit 的经典通信即可计算。相比之下,在没有纠缠的情况下,除最后一个发送方外的所有发送方都需要两 bit 的通信。因此,量子纠缠通过 (n-1) bit 降低了通信开销,使得在发送方数量增加时能够实现任意扩展。我们还展示了该纠缠协议在白色噪声下的显著鲁棒性,从而确立了该新型量子优势可被实验实现的潜力。