Отказоустойчивые квантовые вычисления: различия между версиями

Отказоустойчивость подразумевает обеспечение надежности вычислений с использованием ненадежных компонентов. Если у нас задана модель шума, можем ли мы надежно выполнять вычисления в его присутствии? Например, можно параллельно выполнять множество копий классических вычислений, периодически используя мажоритарные вентили для выявления и исправления ошибок. Фон Нейман в 1956 г. показал, что если каждый из вентилей выходит из строя независимо с вероятностью p, поменяв значение выходного бита 0 $ 1, то такая схема отказоустойчивости все еще позволяет производить произвольно надежные вычисления при условии, что p находится ниже некоторого постоянного порога (значение которого зависит от конкретики модели) [10].

Отказоустойчивые квантовые вычисления, рисунок 1

Квантовые системы являются непрерывными, а не дискретными, поэтому существует множество возможных моделей шума. Тем не менее, основные особенности квантового шума в контексте отказоустойчивости можно описать простой дискретной моделью, схожей с использовавшейся фон Нейманом. Основное отличие заключается в том, что помимо X-ошибок инвертирования разряда, которые меняют 0 на 1 и наоборот, возможны также Z-ошибки инвертирования фазы, которые меняют значения j+i = 1/p2(j0i + j1i) и |-> = 1/л/2(|0) - 1i) (Fig. 1). Шумный вентиль моделируется как идеальный вентиль с последующим независимым введением ошибок X, Z, или Y (сочетающей X- и Z-ошибку) с соответствующими вероятностями pX, pZ, pY. Одной из популярных моделей является независимый деполяризационный шум (pX = pZ = pY = p/3); деполяризованный кубит полностью рандомизирован.