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单向量子计算机

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单程或者基于测量的量子计算机（MBQC）是一种量子计算方法，它首先准备一个卷入的资源状态，其通常为集群状态 或者图状态，然后执行单量子位对它的测量。 上述过程是“单向的”，因为资源状态被测量破坏了。

每个单独测量的结果都是随机的，但是它们通过一种成功运算的方式进行联系。 总的来说，后续计算的选择基础需要依赖于以前的测量结果，因此不能将所有的测量同时执行。

1 量子电路模型的等价性编辑

通过使用量子门来准备资源状态，任何单向计算都可以变成量子电路。对于集群和图资源状态而言，每个单向计算只需要一个双量子位门，因此效率很高。

相反，如果单向计算机将二维集群状态作为资源状态，那么任何量子电路都可以通过在集群上布置电路图并通过这种单向计算机来模拟；Z测量值(  基础)从簇中移除物理量子位，而在X-Y平面中的观测(  基础)沿着“线”的方向传送逻辑量子位，并执行所需的量子门。[1] 这也是多项式有效的，因为所需的簇大小与电路的大小(量子位x时间步长)成比例，而测量时间步长的数量与电路时间步长的数量成比例。

2 拓扑簇态量子计算机编辑

基于测量的计算，基于测量的计算 状态可以用来实现拓扑量子纠错。[2] 拓扑簇状态计算与基塔耶夫的计算密切相关复曲面代码，因为3D拓扑簇状态可以通过2D阵列上的门的重复序列来构建和测量。[3]

3 实现编辑

通过在光子的2x2簇态上运行2个量子比特格罗弗算法，单向量子计算的可行性已经被证明出来。[4][5]基于单向计算的线性光学量子计算机已经被提出。[6]

在光学晶格上的集群状态已经被创造出来，[7] 但是没有用于计算，因为原子量子位靠得太近，不能进行单独测量。

4 作为资源的AKLT状态编辑

已经表明 在2D蜂窝状网格上的(旋转  ) AKLT状态可用作MBQC的资源。[8][9]最近已经表明自旋混合物AKLT状态可以用作资源。[10]

参考文献

  • [1]

    ^R. Raussendorf; D. E. Browne & H. J. Briegel (2003). "Measurement based Quantum Computation on Cluster States". Phys. Rev. A. 68 (2): 022312. arXiv:quant-ph/0301052. Bibcode:2003PhRvA..68b2312R. doi:10.1103/PhysRevA.68.022312..

  • [2]

    ^Robert Raussendorf; Jim Harrington; Kovid Goyal (2007). "Topological fault-tolerance in cluster state quantum computation". New Journal of Physics. 9: 199. arXiv:quant-ph/0703143. Bibcode:2007NJPh....9..199R. doi:10.1088/1367-2630/9/6/199..

  • [3]

    ^Robert Raussendorf; Jim Harrington (2007). "Fault-tolerant quantum computation with high threshold in two dimensions". Phys. Rev. Lett. 98: 190504. arXiv:quant-ph/0610082. Bibcode:2007PhRvL..98s0504R. doi:10.1103/physrevlett.98.190504. PMID 17677613..

  • [4]

    ^P. Walther, K. J. Resch, T. Rudolph, E. Schenck, H. Weinfurter, V. Vedral, M. Aspelmeyer and A. Zeilinger (2005). "Experimental one-way quantum computing". Nature. 434 (7030): 169–76. arXiv:quant-ph/0503126. Bibcode:2005Natur.434..169W. doi:10.1038/nature03347. PMID 15758991.CS1 maint: Multiple names: authors list (link).

  • [5]

    ^Robert Prevedel; Philip Walther; Felix Tiefenbacher; Pascal Böhi; Rainer Kaltenbaek; Thomas Jennewein; Anton Zeilinger (2007). "High-speed linear optics quantum computing using active feed-forward". Nature. 445 (7123): 65–69. arXiv:quant-ph/0701017. Bibcode:2007Natur.445...65P. doi:10.1038/nature05346. PMID 17203057..

  • [6]

    ^Daniel E. Browne; Terry Rudolph (2005). "Resource-efficient linear optical quantum computation". Physical Review Letters. 95 (1): 010501. arXiv:quant-ph/0405157. Bibcode:2005PhRvL..95a0501B. doi:10.1103/PhysRevLett.95.010501. PMID 16090595..

  • [7]

    ^Olaf Mandel; Markus Greiner; Artur Widera; Tim Rom; Theodor W. Hänsch; Immanuel Bloch (2003). "Controlled collisions for multi-particle entanglement of optically trapped atoms". Nature. 425 (6961): 937–40. arXiv:quant-ph/0308080. Bibcode:2003Natur.425..937M. doi:10.1038/nature02008. PMID 14586463..

  • [8]

    ^Tzu-Chieh Wei; Ian Affleck & Robert Raussendorf (2012). "Two-dimensional Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki state on the honeycomb lattice is a universal resource for quantum computation". PRA. 86 (032328). arXiv:1009.2840. Bibcode:2012PhRvA..86c2328W. doi:10.1103/PhysRevA.86.032328..

  • [9]

    ^Akimasa Miyake (2011). "Quantum computational capability of a 2D valence bond solid phase". Annals of Physics. 236 (7): 1656–1671. arXiv:1009.3491. Bibcode:2011AnPhy.326.1656M. doi:10.1016/j.aop.2011.03.006..

  • [10]

    ^Tzu-Chieh Wei; Poya Haghnegahdar; Robert Raussendorf. "Spin mixture AKLT states for universal quantum computation". arXiv:1310.5100. Bibcode:2014PhRvA..90d2333W. doi:10.1103/PhysRevA.90.042333..

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