噪声几何局域量子电路的局限性

近三十年来学界已达成共识:当量子电路层数达到ω(logn)时(n为量子比特数),中间穿插退极化噪声的量子电路会收敛至均匀分布,从而可被经典计算机模拟。该研究团队发现,在几何局域性这一现实约束条件下,该界限过于宽松——这类电路在更浅的深度即可实现经典模拟。与此前研究不同,该工作考虑了最坏情况电路与任意恒定强度噪声下的采样问题。 首先,研究团队证明:当噪声强度恒定时,任何深度超过固定Θ(logn)临界阈值(该阈值取决于噪声强度)的几何局域含噪量子电路,其输出分布均可在拟多项式时间内实现近似采样。这种关于n的标度律此前仅在含噪随机量子电路中得到验证(Aharonov等人,STOC 2023)。研究人员进一步推测该界限仍然宽松,由于渗流效应,Θ(1)的深度阈值即可满足可模拟性要求。为此,他们不仅提供了理论分析依据,还提出了候选高效算法。 该成果的取得依赖于对含噪浅层量子电路输出态信息论特性的新发现,这些发现可能具有广泛意义。从基本原理层面,该工作揭示了恒定维度下的酉量子过程对噪声的脆弱性远超既往认知。
提交arXiv: 2025-10-07 18:08

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