Ölçüm tabanlı Evrensel Kör Kuantum Hesaplamasında bağımlı düzeltmeler


10

Gelen Evrensel Kör Kuantum Hesaplama Autors neredeyse klasik kullanıcı hesaplama içeriği hakkında neredeyse her şeyi açıklamadan bir kuantum sunucuda keyfi hesaplamalar yapmak sağlayan bir ölçüm tabanlı protokol açıklar.

Protokol açıklamasında yazarlar , tek yönlü modelde Determinizm'de açıklanan bir yöntemle hesaplanması beklenen her kubitle ilişkili "bağımlılık kümelerinden" bahseder.

Ancak, bu setin nasıl hesaplandığını gazeteden okumam net değil.

Birisi bu sorunun açıklığa kavuşturulmasına yardımcı olabilir mi?

Yanıtlar:


9

Elbette. Bağımlılık kümeleri, aslında bağlandığınız makalede açıklanan 'akıştan' kaynaklanır. Bununla birlikte, bu, ihtiyacımız olan şey için belki de aşırıdır.

Düzeltmelerin arkasındaki fikir, aynı etkili operatörün bir ölçüm yaptıktan sonra hangi şubede bulduğunuzdan bağımsız olarak uygulanmasını sağlamaktır. Prensipte bunu yapmak oldukça basittir. Yaptığımız tüm ölçümler XY düzleminde olduğundan, belirli bir qubit durumu için ölçüm sonucu olarak 1 elde etme bir durumdaki aynı aynı ölçümü için 0 elde aynı son durumu verir . Bu nedenle, bir 0 yerine 1 elde etmek için, doğru için bir operatör bulmak için yeterli olan olacağı şekilde çıktı durumuna .| ψ Z q | ψ Z q| ψ = | ψ q|ψZq|ψCZqC|ψ=|ψ

Şimdi, bu , başlangıç ​​durumunun dengeleyicisi olduğu anlamına gelir . Bir durum için bir dengeleyici, karşılık gelen özdeğer değerine sahip bir özvektör olarak bu duruma sahip bir operatördür .+ 1ZqC+1

Görüldüğü gibi, herhangi bir grafik için stabilizatör grubunun jeneratörlerini numaralandırmak son derece kolaydır: grafiğindeki her noktası için operatör bir stabilizatördür grafik durumuna ait komşuları belirtmektedir içinde . Bu şekilde ölçülen QuBit için düzeltme bulmak için bu basit bir şekilde bir qubit komşu tekabül eden stabilizatör pick ile ve çok katlı olarak . Bu bir dizi veG X v i nbgh {v} Z i nbgh {v} v G q Z q X ZvGXvinbgh{v}Zinbgh{v}vGqZqXZ çıktı durumuna uygulandığında, ölçüm sonucunun tersine çevrilmesiyle işlemin çıktısına eşit bir durum veren düzeltmeler.

Bir başka gereksinime daha ihtiyacımız var, yani düzeltme seti geleceğinde (yani henüz ölçülmemiş). Bu açıkça hangi seçtiğimize dair kısıtlamalar getirmektedir . Biz tanıtmak tuğla devletin durumunda bu seçimiyle tek memnun olduğunu ait komşusu olmak aynı satırda olduğunu ama bir sonraki sütunda. Bu keyfi gelebilir, ancak ortaya çıktığı gibi, bahsettiğim koşulları karşılayan eşsiz bir seçim.q v q qqqvqq

Umarım bu soruya cevap verir.

DİKKAT EDİLMESİ GEREKENLER: Yukarıdaki prosedürü tekrar tekrar uygulayarak ileri düzeltmelerini çoğaltabilirsiniz , böylece ölçülecek olan herhangi bir kübit üzerindeki düzeltmeler düzeltmesi olur. Belirli bir kubit için bir düzeltmesi yapılması gerekip gerekmediği , düzeltici operatörün bu konumda bir içerdiği tüm kübitler için ölçümlerin paritesine bağlı olacaktır . Bu seti çözmek için en kolay yolu bulmak en kolay yöntemdir: Tüm operatörlerini çıkış kubitlerine geçiren her köşe için düzeltme operatörlerini hesaplamanız yeterlidir ve daha sonra bu operatörler belirli bir ölçümde hangi ölçümlerin ölçümü değiştirdiğini bir site.X X X ZZXXXZ


Eğer doğru anladıysam, Alice her ölçümden sonra, sonuç bitini rastgele anahtar bitleriyle "çözer", sonra
Antonio Valerio Miceli-Barone

1
@ user1749: Ölçüm tabanlı hesaplama için bu aslında doğrudur, ancak çoğu zaman insanlar tüm operatörlerini çıktıya kaydırmaktan hoşlanır , bu da operatörlerini birden fazla qubit üzerinde kullanmayı gerektirir . Protokolümüzde Alice aslında bir düzeltmesi uygulamıyor, bunun yerine kübitin ölçüm açısını değiştiriyor (eşdeğerdir). Tam bir kör QC simülatörünü doğrudan kodlamak yerine, önce basit bir ölçüm tabanlı hesaplamayı simüle etmek daha iyi olabilir. Akış kullanımımızla ilgili benzersiz bir şey yok. X XZXX
Joe Fitzsimons

2
Dan Browne ve Hans Briegel , bu fikirlerin makalemizden çok daha açık bir şekilde ele alındığı MBQC'ye ( arxiv.org/abs/quant-ph/0603226 ) mükemmel bir giriş yazdılar ( eğer kullanmadıysanız muhtemelen oldukça gizemli) MBQC önce). 'Tuğla işi' durumumuzla yaptığımız şey, teknik nedenlerden dolayı kare bir kafes üzerinde yapılamayan basit bir MBQC'dir. Önce basit bir MBQC uygulamak ve daha sonra işe yaradığında kripto parayı eklemek en kolay yol olabilir.
Joe Fitzsimons

1
Hayır, bu kubitin ölçüm açısını çevirerek X düzeltmelerini emmek zorundasınız. Bunun nedeni, XY-düzlemi ölçümlerini bir Z-dönüşü ve ardından bir X ölçümü olarak düşünebilirsiniz. X anti Z ile başladığında, bu dönme açısının işaretini döndürür ve X bir X ölçümü ile gidip geldiği için tek yapmanız gereken budur. MBQC'deki ölçümlerde kısmi süre sıralamasının nedeni budur: ölçüm açısının belirli bir kübitin ölçüm sonucuna göre uyarlanmasını gerektiren tüm kübitlerin bu kubitten sonra ölçülmesi gerektiğinden emin olmanız gerekir.
Joe Fitzsimons

1
Kısa cevap hayır. Grafik durumlarında X, her bir tepe noktası için sabitleyicinin standart jeneratörlerinde sadece bir kez görünür, bu da belirli bir X'i iptal etmek için jeneratörleri çoğaltmayı imkansız hale getirir. Z operatörleri her köşe için birden çok kez görünür ve bu nedenle bu tür bir iptal genellikle mümkündür. Bu akışa ve g akışına yol açar. Açıkçası, grafik durumundaki her kubit için bir Hadamard uygulayabilirsiniz, bu Z ve X'i değiştirir, ancak sanırım bu istediğiniz şey değildir. Bunların hiçbiri protokolümüze özgü değildir, ancak tüm grafik durumu hesaplamasının ortak bir özelliğidir.
Joe Fitzsimons
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.