SWAP幂次的力量:基于交换相互作用的后选择量子计算

该研究团队提出"交换量子多项式时间"(XQP)电路模型,该模型仅利用计算基态SPAM操作和各向同性海森堡交换相互作用实现量子计算。从结构上看,这个次普适量子计算模型实现了无需单重态访问的无退相干子空间计算。研究证明XQP在BPP与BQP之间占据中间位置——对其乘法误差的高效模拟将导致多项式层级坍缩至第三级。进一步证据表明,对XQP的加法误差模拟可实现任意BQP计算的高效加法误差模拟。值得注意的是,仅由SWAP‾√门构成的受限XQP电路族仍难以实现乘法误差模拟。研究人员还证明:SWAP‾‾√门生成的电路具有半普适性,能为SU(2)不变酉算子生成均匀分布的t-design,并在XQP框架内达到最大纠缠能力。最后,该工作通过将XQP中的计算基态与对称群的Gelfand-Tsetlin基联系起来,并将XQP输出概率表示为六顶点模型与Potts模型的配分函数,获得了重要结构特性。这些发现表明XQP电路天然适配近期量子硬件,为实验展示量子计算优势提供了理想平台。

作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-03-30 14:53

量科快讯