Последующая разработка показала, как создать кластер

Государства более эффективно

309

, приводящие к значительному снижению
требований к ресурсам (характеризуются как Белл-пары на эф-

фективный двухкубитовый затвор, метрика накладных расходов PQC; меньше
↔ лучше) по сравнению со многими другими оптическими схемами.
Односторонний вычислительный подход также более терпим к
потерям по сравнению с KLM

310

С момента первой экспериментальной
демонстрации основ односторонних квантовых
вычислений

311

, были сделаны значительные шаги в направлении

Создание больших кластерных состояний

291

,

312

, демонстрируя больший

Вычислительные сети

313

, и улучшение обратной связи

Производительность

314

.

Также был продемонстрирован тип односторонних вычислений,
когда компьютер не может определить входные данные и
выполняет вычисления вслепую, но правильно

315

Развитие теории
оптических односторонних вычислений привело к появлению все
более реалистичных схем крупномасштабных фотонных квантовых
вычислений.

Действительно, недавние теоретические разработки предполагают, что
кластерные квантовые вычисления могут быть более
реалистичным подходом к будущему фотонному квантовому
компьютеру, чем модели на основе вентилей.
Подход кластерного государства имеет ряд ключевых преимуществ. Один
из них касается способа построения кластеров посредством
прогрессивных недетерминированных операций слияния

309

,

316

Ключевым моментом является то, что неудача недетерминированной
операции несколько уменьшает размеры исходных
запутанных состояний, но не разрушает их

309

На самом деле теоретически
было показано, что недостающие звенья и узлы
(например, из-за сбоев слияния или оптических потерь) в
построенном состоянии кластера не должны быть проблематичными. Пока
их распространенность ниже определенного порога,
теория перколяции может быть использована для изменения запутанного состояния и
выполнения универсальных вычислений

317

,

318

Операция перколяции
примерно соответствует классически эффективной
переклейке кластера. Кроме того, коррекция ошибок
для отказоустойчивых квантовых операций кажется достижимой,
особенно с учетом скромных порогов потерь

310

,

319

–

321

.

В принципе, кластерные состояния могут быть сгенерированы и
обработаны (с помощью адаптивных измерений) на лету, без
необходимости хранения фотонов в оптической квантовой памяти.

322

В
этой схеме массив источников и простые схемы
производят запутанные фотоны на каждом временном шаге - эти фотоны
запутываются вместе, чтобы создать трехмерный кластер, где
каждый слой представляет собой шаг генерации во времени. Показано
, что глубина скопления, которая должна существовать
в любой момент времени, составляет лишь порядка нескольких десятков
фотонов

323

В этом случае, учитывая достаточно малое число
неисправностей в кластере, вычисление может продолжаться
в принципе бесконечно, причем исходная матрица продолжает
создавать новые слои кластера на каждом временном шаге, а детекторы
измеряют слой на каждом шаге.

Текущие теоретические и экспериментальные исследования
фотонных кластеров и баллистических схем также затрагивают
многие технические детали (например, оптимальную геометрию кластера,
схемы коррекции ошибок, источники, предназначенные для
генерации кластеров). Однако становится очевидным, что фотонные кластерные
схемы и тесно связанные с ними идеи являются чрезвычайно
правдоподобными подходами для реализации универсальных квантовых вычислений-

11

Эрс

320

.

Таким образом, менее чем за два десятилетия
фотонная квантовая информатика достигла
огромного развития.

Новые технологии генерации и детектирования фотонов
значительно повысили эффективность и
качество фотонных квантовых состояний. Интегральные схемы
выросли из простой демонстрации светоделителя до
массивно-многомодовых реконфигурируемых схем.
Число одновременно используемых в экспериментах фотонов
возросло с 2-4 до 12 (см. [

291

В целом
экспериментальный PQC неуклонно движется к главной цели
универсальных квантовых вычислений, а теоретический PQC
неуклонно продвигается к более ресурсоэффективным и
помехоустойчивым схемам. Параллельно неуниверсальные
схемы квантовых вычислений, такие как бозонная
дискретизация, также быстро расширяются в сторону демонстрации
истинного преимущества квантовых вычислений перед классическими
компьютерами.

IV.