Computazione quantistica one-way

Tra i modelli basati sulla misurazione si possono individuare due approcci leggermente diversi: il modello basato sul teletrasporto, fondato su coppie di Bell e misurazioni a due qubit, e il modello one-way, che consiste in misurazioni a singolo qubit su stati a grafo. I due modelli sono equivalenti e sono strettamente legati alla primitiva del teletrasporto in cui, grazie a misurazioni adattive eseguite su stati entangled multipartiti, è possibile eseguire trasformazioni unitarie arbitrarie.

Invece di implementare un'operazione logica tramite trasformazioni unitarie, la stessa operazione viene eseguita misurando un insieme di qubit ancillari entangled con qubit di input. Il processo standard della computazione quantistica one-way (OWQC) consiste in tre passi: preparare uno stato risorsa entangled di , misurare le ancille e correggere gli output. Il terzo passo è interamente classico e può essere eseguito dopo l'esperimento vero e proprio, post-elaborando i risultati.

L'ordine e la base in cui i qubit vengono misurati determinano la computazione implementata. Pertanto, poiché le misurazioni producono esiti non deterministici, ogni base dipende dai risultati precedenti e deve essere adattata.

Esempio: trasformazione generale a singolo qubit

Nella rappresentazione della sfera di Bloch, qualsiasi trasformazione unitaria a singolo qubit può essere vista come una rotazione di un angolo attorno a un asse . Questa, a sua volta, può essere espressa in termini degli angoli di Eulero¹

una sequenza di rotazioni attorno agli assi . La risorsa per eseguire questa computazione è uno stato cluster lineare di 4 qubit ancillari entangled con il qubit di input che codifica , mostrato nella figura seguente.

Dopo la generazione dello stato, la computazione procede con la misurazione dei primi 4 qubit nella base descritta dal seguente operatore²

Qubit	Base	Risultato
1
2
3
4

definito come , ovvero . Si noti che la necessità di adattare le misurazioni è espressa, ad esempio, dalla dipendenza della terza base dall'esito della seconda misurazione.

Dopo tutte le misurazioni, lo stato del qubit si legge , dove l'operatore di Pauli aggiuntivo può infine essere eliminato post-elaborando i risultati della misurazione del qubit logico.

Footnotes

1. Angoli di Eulero Wikipedia ↩

2. Jozsa, R. ,2006, “An introduction to measurement based quantum computation.” NATO Science Series, III: Computer and Systems Sciences. Quantum Information Processing-From Theory to Experiment, 1. ↩