空间受限的幺正操作通信复杂度
该研究团队针对分布式量子处理器中的酉算子实现问题,研究了空间受限的通信复杂度。通过限制每个处理器的量子比特数量来确保实际相关性和技术非平凡性,研究人员采用具有非局域双量子比特门(nonlocal two-qubit gates)的分布式量子电路进行建模,并将酉算子的通信复杂度定义为实现该算子所需非局域门的最小数量。 研究团队的主要贡献体现在两方面:首先,对于一般𝑛量子比特酉算子,该工作改进了平凡的𝑂(4𝑛)通信界。在𝑘个两两连接的处理器(每个处理器拥有𝑛/𝑘数据量子比特和𝑚个辅助比特)条件下,研究证明通信复杂度满足𝑂(max{4(1−1/𝑘)𝑛−𝑚,𝑛})——例如当𝑚=0且𝑘=2时复杂度为𝑂(2𝑛)——并证实该上界是紧致的。团队还将分析延伸至近似实现和一般拓扑结构模型。其次,针对特殊酉算子,研究表明量子傅里叶变换(QFT)和Clifford电路在精确模型下均具有线性的通信复杂度上界,优于二者原本适用的平凡二次复杂度。在近似模型中,QFT的通信复杂度从线性骤降至对数级,而Clifford电路仍至少需要线性通信。这些结果为优化分布式量子酉算子实现的通信开销提供了理论基础,推动了大规模分布式量子计算系统的可行性研究。
量科快讯
2 天前
3 天前



