受控酉操作是否有用?

许多量子算法在计算酉矩阵U的某些性质时,不仅需要直接访问U,还需要访问带有控制量子位的cU。该研究团队证明,对于一大类量子问题而言,控制化操作cU并不能提供实质帮助。针对使用cU及其共轭转置cU†并输出态|ψ(U)⟩的量子电路,研究人员展示了如何将其“去控制化”为仅使用U和U†的电路——该电路能以微小的时间和空间开销,输出带有均匀随机相位φ的态|ψ(φU)⟩。当输出状态对U的全局相位不敏感时,这种去控制化电路完全适用。换言之,cU的价值仅在于其携带了U的全局相位信息。 Sheridan、Maslov和Mosca在其论文附录[SMM9]中曾描述过该方法的雏形。本工作的目标是通过推广该结论并探究其深层意义,来回应文献中那些可能误导人们认为去控制化不可行的负面结论。作为应用实例,该团队为存在以下情形的酉矩阵系综提供了简明证明:这些系综在U、U†、cU及cU†的访问条件下具有伪随机性。

量科快讯