การประมาณประตูผ่านสเกลประตูสากลด้วยความยาวของการคำนวณอย่างไร


13

ผมเข้าใจว่ามีหลักฐานที่สร้างสรรค์ที่ประตูโดยพลการจะสามารถประมาณการโดย จำกัด ชุดประตูสากลซึ่งเป็นSolovay-Kitaev ทฤษฎีบท
อย่างไรก็ตามการประมาณแนะนำข้อผิดพลาดซึ่งจะแพร่กระจายและสะสมในการคำนวณที่ยาวนาน สิ่งนี้น่าจะมีขนาดที่ไม่ดีกับความยาวของการคำนวณหรือไม่ อาจเป็นไปได้ว่าอาจใช้อัลกอริทึมการประมาณกับวงจรที่สมบูรณ์โดยรวมไม่ใช่ประตูเดียว แต่สเกลนี้มีความยาวของการคำนวณอย่างไร (เช่นสเกลการประมาณกับมิติของประตู) การประมาณค่าเกทนั้นเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์เกทอย่างไร เพราะฉันสามารถจินตนาการได้ว่าสิ่งนี้มีผลต่อความยาวสุดท้ายของการคำนวณหรือไม่
รบกวนฉันมากยิ่งขึ้น: จะเกิดอะไรขึ้นหากความยาวของการคำนวณไม่เป็นที่รู้จักในขณะที่ลำดับเกตถูกรวบรวม?

คำตอบ:


8

A A A ϵ O ( บันทึกc 1‖A‖AAϵc<4

O(logc⁡1ϵ)
c<4

สำหรับส่วนแรก:

การประมาณแนะนำข้อผิดพลาดซึ่งจะแพร่กระจายและสะสมในการคำนวณที่ยาวนาน

มันสามารถแสดงให้เห็นได้โดยการเหนี่ยวนำว่าข้อผิดพลาดที่สะสมผ่านการใช้เมทริกซ์หนึ่งไปประมาณอีกอันหนึ่งเป็นแบบ subadditive (ดูตัวอย่างเช่นบันทึกการบรรยายของ Andrew Child ) นั่นคือสำหรับการฝึกอบรมรวมและ ,เสื้อV ฉัน‖ U ฉัน - V ฉัน ‖ < εUiVi‖Ui−Vi‖<ϵ∀i∈{1,2,…,t}⟹‖Ut…U2U1−Vt…V2V1‖≤tϵ

สิ่งนี้หมายความว่าในแง่ของการดำเนินการคือเพื่อให้เกิดข้อผิดพลาดโดยรวมไม่เกินที่จะบรรลุแต่ละประตูจะต้องประมาณภายในหรือϵ / tϵϵ/t

ใช้การประมาณกับวงจรโดยรวม

เหมือนกับการใช้การประมาณกับแต่ละเกทแต่ละอันแต่ละอันมีข้อผิดพลาดไม่เกินกว่าของวงจรทั้งหมดหารด้วยจำนวนประตูที่คุณประมาณ

ในแง่ของการสังเคราะห์เกทอัลกอริธึมจะดำเนินการโดยการนำผลิตภัณฑ์ของชุดประตูมาสร้างเกทใหม่ซึ่งเป็นรูปแบบสุทธิสำหรับ (สำหรับ ใด ๆ ) เริ่มต้นจากตัวตนรวมกันใหม่ถูกค้นพบซ้ำจากชุดประตูใหม่เพื่อให้ได้รอบสุทธิที่แน่นขึ้นรวมกันเป็นเป้าหมาย ผิดปกติพอเวลาสำหรับอัลกอริทึมแบบดั้งเดิมเพื่อดำเนินการนี้ก็คือซึ่งเป็นเวลาพหุนามย่อย อย่างไรก็ตามตามΓΓ0ϵ2SU⁡(d)A∈SU⁡(d),∃U∈Γ0s.t.‖A−U‖≤ϵ2O(polylog⁡1/ϵ)Harrow, Recht, Chuangใน dimensions ราวกับลูกบอลรัศมีรอบมีปริมาตรเครื่องชั่งนี้อธิบายแบบทวีคูณ ในสำหรับจำนวนมิติที่ไม่คงที่dϵSU⁡(d)∝ϵd2−1d2

สิ่งนี้จะมีผลกับเวลาการคำนวณขั้นสุดท้าย อย่างไรก็ตามเนื่องจากการปรับขนาดทั้งจำนวนประตูและความซับซ้อนในการคำนวณแบบดั้งเดิมนั้นเป็นพหุนามย่อยจึงไม่เปลี่ยนคลาสความซับซ้อนของอัลกอริทึมใด ๆ อย่างน้อยสำหรับคลาสที่พิจารณาโดยทั่วไป

สำหรับประตูโดยรวม (เวลาและประตู) ความซับซ้อนเป็นแล้วt ขวา)

O(tpolylog⁡tϵ)

เมื่อใช้โมเดลวงจรรวมที่ไม่มีการวัดค่าตัวกลางจะรู้จำนวนของประตูที่จะนำไปใช้ก่อนการคำนวณเสมอ อย่างไรก็ตามมันเป็นไปได้ที่จะสมมติว่านี่ไม่ใช่กรณีที่มีการใช้การวัดค่าตัวกลางดังนั้นเมื่อไม่ทราบจำนวนประตูที่คุณต้องการประมาณจำนวนนี้จะบอกว่าเป็นที่รู้จัก และถ้าคุณไม่ได้รู้ว่าสิ่งคือคุณสามารถเห็นได้ชัดไม่ได้ใกล้เคียงกับประตูแต่ละข้อผิดพลาดตัน หากคุณรู้ขอบเขตของจำนวนประตู (พูด, ) คุณสามารถประมาณแต่ละช่องประตูภายในเพื่อรับข้อผิดพลาดโดยรวมttϵ/ttmaxϵ/tmax≤ϵและความซับซ้อนแม้ว่าจะไม่มีขอบเขตบน ประตูเป็นที่รู้จักกันแล้วแต่ละประตูจะประมาณ (เล็ก)บางคนทำให้เกิดข้อผิดพลาดโดยรวมสำหรับจำนวนประตูที่นำไปใช้ (ซึ่งเป็นที่รู้จักในตอนเริ่ม)ด้วย ความซับซ้อนโดยรวมของ

O(tpolylog⁡tmaxϵ),
ϵ′≤t′ϵt′
O(t′polylog⁡1ϵ′).

แน่นอนว่าข้อผิดพลาดทั้งหมดนี้คือยังคงมากมายดังนั้นหนึ่งง่าย1วิธีในการรักษาข้อผิดพลาดที่สิ้นสุดจะลดความผิดพลาดในแต่ละครั้งโดยปัจจัยที่พูด,เพื่อให้ประตูจะเป็น ดำเนินการกับข้อผิดพลาด n ความซับซ้อนนั้นจะเป็นทำให้ความซับซ้อนโดยรวม (ตอนนี้พหุนาม)ถึงแม้นี่จะไม่ได้ประโยชน์จากการรับประกันความผิดพลาดล้อมรอบ2nthϵ/2nO(poly

O(polylog⁡2nϵ′)=O(polynlog⁡1ϵ′),
O(polytlog⁡1ϵ),

นี่ไม่ได้เลวร้ายเกินไปดังนั้นฉันหวังว่า (เมื่อไม่ทราบจำนวนประตู) คอมพิวเตอร์คลาสสิคจะสามารถมากับประตูที่ถูกต้องอย่างน้อยก็เร็วเท่าที่ตัวประมวลผลควอนตัมต้องการ ถ้าไม่ใช่ตอนนี้หวังว่าเมื่อตัวประมวลผลควอนตัมดีพอที่จริงกลายเป็นปัญหา!


1 แม้ว่าจะไม่ได้มีประสิทธิภาพมากที่สุด

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.