酉等变和置换不变量子通道的分类与实现
许多量子信息处理任务采用形如ρ⊗m的输入态,这些输入态天然具有置换对称性和酉对称性。该研究团队通过极值点分类法,全面刻画了同时满足这两种对称性的量子通道——即从(Cd)⊗m到(Cd)⊗n的酉等变且置换不变的量子通道。从操作层面看,每个极值量子通道可分解为:酉舒尔采样→不可约表示层面的酉等变量子通道→伴随酉舒尔采样。
该工作提出了一种流式实现方案,该方案结合了酉舒尔采样的高效流式实现与资源态原语,并成功应用于态对称化、对称克隆和纯度放大等任务。在这些应用中,研究团队实现了时间复杂度为多项式级、且内存消耗相对于m和n呈指数级降低的算法。特别地,对于对称克隆任务,据研究人员所知,这是首个具有显式内存和门电路复杂度上界的高效(多项式时间)算法。