Risparmio di risorse mediante misure a valori di operatori positivi con procedura «ripeti fino al successo» nella computazione quantistica

Abstract degli autori

Presentiamo un approccio alla computazione quantistica in cui il calcolo è guidato da misure a valori di operatori positivi (POVM) che seguono un determinato percorso di calcolo articolato in più passaggi. In questo approccio, un qubit ausiliario è accoppiato a un registro di qubit di lavoro e una misura POVM viene implementata in modo efficace sui qubit di lavoro applicando un’operazione unitaria all’intero sistema, seguita da una misura proiettiva sul qubit ausiliario. Ogni passaggio del calcolo consiste in una procedura «ripeti fino al successo», in cui lo stato desiderato per quel passaggio viene ottenuto in modo deterministico sui qubit di lavoro mediante misure POVM. Il principio della misura differita afferma che le misure possono sempre essere spostate da una fase intermedia di un circuito quantistico alla fine del circuito, senza influire sull’efficienza del calcolo. Dimostriamo che, nel nostro approccio, introducendo misure intermedie sul qubit ausiliario durante il processo di calcolo, è possibile ridurre in misura polinomiale sia il numero di qubit sia quello delle operazioni unitarie, rispetto al caso in cui le misure intermedie siano differite fino alla fine del calcolo. Forniamo inoltre un metodo per implementare l’approccio.