Computazione quantistica variazionale distribuita con regolazione deterministica dell’entanglement

Abstract degli autori

La computazione quantistica distribuita offre una via scalabile all’elaborazione dell’informazione quantistica, grazie all’entanglement tra processori separati nello spazio. Sebbene la teletrasmissione dei gate consenta il calcolo universale tra nodi distribuiti, richiede il consumo ripetuto di coppie di Bell ad alta fedeltà, qubit ancillari e feedforward in tempo reale, comportando un overhead significativo e riducendo la fedeltà. Tuttavia, molti algoritmi quantistici variazionali non richiedono l’universalità completa; si basano invece su un’espressività sufficiente a esplorare efficacemente gli spazi delle soluzioni. Su questa base, proponiamo un protocollo di computazione quantistica variazionale distribuita basato sulla regolazione deterministica dell’entanglement. A differenza del filtraggio probabilistico, il nostro approccio modula deterministicamente l’entanglement precondiviso utilizzando solo operazioni locali e comunicazione classica. Validiamo il protocollo con un esperimento di prova di principio, stimando le energie dello stato fondamentale della molecola He-H$^+$ e del modello di Schwinger, e mostrando che è possibile realizzare diversi livelli di entanglement per soddisfare requisiti specifici del problema. I nostri risultati suggeriscono un’alternativa pratica per le applicazioni quantistiche distribuite nel breve termine.