利用扇出操作和量子位实现分布式量子计算:分布式全局门案例研究(初步探索)

近期关于分布式量子计算的研究主要集中于纠缠态对和分布式双量子比特门的应用。然而,也有研究致力于开发单次实现节点间多体纠缠的高效方案,从而避免了通过大量纠缠态对生成多体纠缠态的需求。本文探讨了多体纠缠资源(如GHZ态)如何助力分布式扇出操作,同时研究了四维量子比特在分布式量子电路压缩中的应用。特别地,该研究团队分析了如何利用此类扇出操作与高维量子比特来实现分布式量子计算中的挑战性电路——涉及两两量子比特相互作用(即所谓全局门或全局Mølmer-Sørensen门)。这类门操作因可能通过降低电路深度提升计算效率而被探索,且在某些量子硬件(如囚禁离子量子计算机)中可高效执行;鉴于全局量子比特间相互作用的存在,该工作将其视为分布式场景下的一种“极端”案例探索。最后,研究人员总结了其对未来量子电路编译及量子数据中心设计研究的启示。

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提交arXiv: 2025-12-03 11:26

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