COMPAS:面向并行量子算法的分布式多方交换测试协议

芯片上量子比特数量有限仍是量子计算的关键瓶颈,这促使研究人员采用连接多个量子处理单元(QPU)的分布式架构。然而,在分布式系统中执行量子算法需要算法原语与硬件架构的协同设计,以管理电路深度和纠缠开销。该研究团队发现多元迹估计(multivariate trace estimation)这一关键子程序天然适合分布式实现,且在估算雷尼熵、虚拟冷却与提纯、量子信号处理的特定应用等任务中具有广泛用途。 该工作提出COMPAS架构,利用预先共享的贝尔纠缠对作为资源,在由模块化分布式QPU组成的多方网络中实现多元迹估计。COMPAS仅需恒定深度的电路开销,且贝尔纠缠对的消耗速率与电路宽度呈线性关系,使其适用于近期硬件。与其他必须在电路深度最优性或GHZ宽度最优性之间二选一的方案不同,COMPAS可同时实现两者。此外,研究人员还分析了网络级误差,并模拟了电路级噪声对该架构的影响。

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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-11-28 18:31

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