尖峰电路的启发式量子优势

该研究团队设计并展示了在Quantinuum公司的H2型量子处理器上实现启发式量子优势的峰化电路(HQAP电路)。通过采用最先进的经典模拟策略进行广泛实验,研究人员发现经典计算与量子计算运行时间存在明显差距。其中最大规模的测试实例涉及全连接架构下的2000个双量子比特门操作,H2处理器可在2小时内直接生成目标峰化比特串。根据张量网络结合置信传播、泡利路径模拟器等领先经典模拟技术的推算结果表明,同等实例在百亿亿次超级计算机(如Frontier、Summit系统)上需耗时数年完成,暗示可能存在指数级性能差异。 该工作标志着可验证量子优势研究的重要里程碑,同时为当前实用级量子硬件提供了有价值的基准测试方案。论文详细阐述了峰化电路的设计方案,并提供了支撑推算结论的详尽数值实验结果。除构建的HQAP电路外,研究人员还证明了涉及通用峰化电路的判定问题具有计算复杂性——当峰化电路的输入输出比特串均未知时,判定该电路是否具有峰化特性属于QCMA完全问题,这意味着即使对于量子多项式时间机器而言,该问题在普遍认可的计算复杂性假设下仍具挑战性。 基于此发现,研究人员提出将峰化电路应用于量子安全加密方案的潜在构想。该团队已公开所有峰化电路设计,邀请学界尝试用新型经典计算方法求解这些电路,以验证性能差距的持续性。
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提交arXiv: 2025-10-29 18:00

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