高效的非适应性量子容错联合测试算法

该研究团队考虑以下判定问题:对于n量子比特的幺正操作(或n比特布尔函数),判断其是ε1-接近于某个k-junta,还是ε2-远离所有k-junta。其中k-junta幺正操作最多作用于k个量子比特,其余量子比特上表现为恒等操作;k-junta布尔函数最多依赖于k个变量。对于满足0 < ε1 < ε2 < 1的常数ε1,ε2,研究取得以下成果:(1)当2√2ε1 < ε2时,构建了具有O(klogk)查询次数的非自适应容错(ε1,ε2)-测试器用于k-junta幺正操作;(2)当4ε1 < ε2时,设计了仅需O(klogk)次量子查询的非自适应容错(ε1,ε2)-测试器用于布尔函数;(3)对任意ε1,ε2,开发了具有2^Õ(k)查询次数的容错(ε1,ε2)-测试器。首个算法相较已知最优量子算法实现指数级改进,第二个算法展示了相对于非自适应经典算法的指数级量子优势,第三个测试器首次实现了任意参数间隙下的容错junta幺正测试。此外,研究人员将前两个量子算法适配为仅需单量子比特操作即可实现,显著提升了实验可行性,但需对参数间隙施加稍严格的条件。

量科快讯