将动态量子电路运用到量子算法中

2021/10/14

传统的量子电路是先做演化,最后测量,而动态量子电路则是在演化过程中对电路的一部分进行测量,测量结果经过处理前馈到后续的操作。量子纠错和量子传态等算法中都需要用到这种动态电路,但以往实验用到的动态电路都过于简单。

近日,IBM的研究人员在14比特的超导量子处理器上实现了一种复杂的动态电路,在系统相干时间内其FPGA平台可高效处理大量的经典数据,并演示了有限资源下的量子相位估计算法。通过迭代地测量和反馈重置对比特循环使用,测量和重置的一个周期只要700ns。其采用前面所有测量结果控制下一轮迭代的门操作,从而需要的比特数大大减少,也不需要进行经典后处理。他们把资源定义为进行测量的次数,并研究了算法精度和所需资源的关系,发现在给定总资源但不限制比特数的情况下,如果总资源不超过100,迭代的相位估计比不迭代的Kitaev方法精度更高且需要的比特数更少,超过100则两者相当。


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该工作体现了量子系统的设计中考虑经典电子学辅助的重要性,表明目前的量子硬件已经可以通过让经典电子设备在比特寿命内进行实时计算和反馈,实现动态量子电路,来获得更好的算法性能,动态量子电路的其他应用也有待进一步探索。


论文信息:https://arxiv.org/abs/2102.01682v1