矩阵乘积态方法在损耗性玻色子采样和含噪声IQP采样中的应用
采样问题已成为在噪声中等规模量子设备上展示量子优势的核心领域。然而,物理噪声会从根本上改变其计算复杂度,通常使其变得经典可解。受近期基于矩阵乘积态(MPS)的高斯玻色取样经典模拟成功案例(Oh et al., 2024)的启发,该团队扩展这一框架以研究其他含噪声量子采样模型的经典可模拟性。针对损耗玻色取样和含噪声瞬时量子多项式时间(IQP)采样,该团队开发了基于MPS的经典算法——两者均可通过键维数保持MPS方法特有的精度可调特性。该研究团队通过构建含噪声或损耗输入态的纯态分解(其分量子在电路演化后仍保持弱纠缠),为系统性探索量子困难与经典可模拟区域的边界提供了新途径。对于玻色取样,研究分析了单光子、Fock态和猫态输入情况,表明当传输率按O(1/√N)比例下降时,系统将呈现经典可模拟性——这一结论通过可调且可扩展的方法,达到了量子优势的已知边界。该算法不仅复现了先前的阈值,还显著提升了对精度-效率权衡的控制能力,并进一步将基于MPS的模拟应用拓展至更广泛的含噪声量子采样模型(包括IQP电路)。
量科快讯
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