高效通信的分布式逆量子傅里叶变换

量子计算的可扩展性目前受到物理、技术和架构等多重限制,阻碍了在单个量子处理器中集成大量量子比特的能力。分布式量子计算(DQC)因此成为一种可行的替代方案,旨在通过互连多个较小的量子处理单元(QPU),使其协同操作一个全局量子态。尽管这一范式支持可扩展架构,但由于跨远距离节点执行非局域量子操作的成本,会引入显著的通信开销。在本工作中,该团队提出了一种在由 P 个节点组成的量子网络上执行分布式 iQFT 的方案,每个节点拥有 Q 个量子比特,从而支持在规模为 n=P⋅Q 的逻辑寄存器上执行该算法。此外,该团队还引入了一种基于阈值驱动剪枝策略的通信高效变体,称为“通信视界”,该策略利用受控相位旋转重要性呈指数级递减的特性,在影响可忽略的前提下安全地省略远程门操作。通过减少节点间的量子交互次数,所提出的方法显著降低了分布式 iQFT 的量子通信需求,同时保持了其功能正确性。至关重要的是,该研究表明这一方法从根本上改变了算法的扩展性:每个节点的纠缠资源消耗趋于恒定值,将全局通信复杂度从二次型 (P²) 降低至线性型 (P)。由于 iQFT 是许多量子算法中的关键构建模块,本文提出的技术将直接有助于提升分布式量子计算的实用性和可扩展性。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-11 15:22

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