经典模拟电路对量子Grover搜索算法的仿真

该研究团队构建了一个完全模拟化的框架,用于模拟通用量子门和量子算法。该框架基于由运算放大器、电阻器和电容器组成的电子电路。在这些电路中,输入和输出线路代表计算基态(CBSs),因此需要2^n条线路来表示n个量子比特。电路的操作基于与每个计算基态相关联的复数振幅的经典演化和干涉。该框架可以模拟纠缠态且不受退相干影响,测量过程是经典的且不会导致态坍缩。 与物理量子计算机类似,模拟量子算法可以通过以下方式构建:由通用量子门集合(相位偏移门、Hadamard门、受控非门)组成的序列、作为单一矩阵或二者的组合形式。研究人员已制作并测试了代表通用量子门的电路模块。该工作还开发了一个基于矩阵的三量子比特Grover搜索算法模拟器,通过单次和双次迭代搜索一个或两个特定状态进行测试,结果显示其输出与预测值精确匹配。 研究人员预计,这些模拟器可作为物理量子计算机的子组件运行。作为独立系统时,这些模拟器适用于需要少量量子比特的操作,或可分割为独立(可能弱纠缠)量子比特模块的运算场景。

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