适应性量子计算的双重类别

量子计算可通过多种模型进行表述,每种模型都突显了量子计算能力的不同结构和资源理论特征。本研究构建了一个统一的范畴化框架,运用双范畴语言将这些模型及其相互关系纳入其中。该团队提出了双向端口图——对端口图的双向推广——用以表征计算架构中量子(横向)与经典(纵向)信息流。量子操作被表述为自适应仪器,其被组织成一个单对象双范畴结构,其中横向与纵向维度分别对应量子通道和随机映射。在此框架下,该研究成功刻画了包括基于测量和魔态模型在内的主流自适应量子计算模型。 为分析计算能力,研究人员通过单纯形仪器的概念将语境性理论拓展至自适应场景。该概念将单纯形分布推广至双范畴形式,从而基于语境分数实现了计算能力的量化表征,并最终获得“非语境资源仅能计算仿射布尔函数”这一结论的范畴化表述。该框架为理解量子计算模型中适应性、语境性与计算能力之间的相互作用提供了全新视角。
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提交arXiv: 2025-10-29 19:38

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