Computazione Quantistica Basata sulla Misurazione

Nel modello a circuito, l'informazione quantistica viene elaborata applicando porte logiche, che realizzano un'evoluzione unitaria coerente. Al contrario, nella Computazione Quantistica Basata sulla Misurazione (MBQC), l'informazione viene elaborata tramite sequenze di misurazioni adattive su singoli qubit eseguite su stati multipartiti altamente entangled, detti stati grafo. I due modelli sono equivalenti, tuttavia il secondo non ha alcun analogo classico ed è puramente quantistico.

Il principale vantaggio della MBQC risiede nei suoi requisiti architetturali favorevoli per alcune piattaforme. Invece dell'applicazione di centinaia di porte, questo modello sposta la complessità nella fase di preparazione dello stato, che può essere eseguita offline. In seguito, la computazione richiede misurazioni su singoli qubit, generalmente considerate un compito semplice, oltre a elettronica classica di feed-forward e modulatori per implementare l'adattività.

Il principio di funzionamento di questo schema può essere inteso come una generalizzazione del teletrasporto quantistico, un fondamento dell'elaborazione dell'informazione quantistica introdotto nel 1993¹ e dimostrato nel 1999².

Teletrasporto Quantistico

Lo scopo del teletrasporto quantistico è inviare uno stato quantistico da A (Alice) a B (Bob), che possono trovarsi a grande distanza e possono trasmettere soltanto informazione classica. Più in dettaglio, il circuito quantistico che realizza il teletrasporto di uno stato
è il seguente:

Alice esegue una misurazione di Bell sugli stati in suo possesso, poi comunica a Bob l'esito della misurazione. Egli trasforma lo stato che aveva inizialmente immagazzinato in applicando rotazioni su singolo qubit, condizionate dall'esito della misurazione.

Pertanto, invece di applicare direttamente una porta a uno stato, si può pensare di teletrasportare quello stato utilizzando una risorsa condivisa modificata. Più in dettaglio, un'operazione può essere applicata a uno stato , oppure quello stato può essere teletrasportato utilizzando lo stato di Bell modificato . La differenza rispetto all'approccio standard è chiara: invece di eseguire operazioni su stati sconosciuti, è sufficiente costruire stati noti come risorse offline.

Footnotes

1. Bennett C H, Brassard G, Crépeau C, Jozsa R, Peres A and Wootters W K, 1993, Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein–Podolsky–Rosen channels, Phys. Rev. Lett. 70 1895–9 ↩

2. Bouwmeester D, Pan J-W, Mattle K, Eibl M, Weinfurter H and Zeilinger A, 1997, Experimental quantum teleportation, Nature, 390 575–9 ↩