中国科大实现基于非局域性的量子电路等价性检验

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中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子计算领域取得突破性进展，成功利用贝尔非局域性实验验证了量子电路的等价性。该团队与清华大学合作，在国际知名期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)发表了相关研究成果。

量子电路等价性检验是量子计算中的基础性问题，对提升量子算法编译准确性和优化量子电路效率至关重要。然而，即使已知量子电路内部结构，等价性检验也极具挑战性。

图1. 量子电路等价性检验协议示意图

图2. 不同3-比特量子电路等价性验证实验结果

研究团队创新性地提出了一种结合量子电路距离度量和贝尔非局域性的方案。该方案通过测量量子电路对贝尔非局域性的影响来判断电路间的差异，从而实现等价性检验。实验在8×8维光子系统中构建了Hadamard门和Toffoli门，并利用其构建不同量子电路进行等价性检验。研究人员还建立了相应的噪声模型，实验数据与模型结果高度一致。 此外，实验验证了两个结构不同但功能等价的量子电路在该方案下距离为零，展现了该方法在量子电路优化中的应用价值。

这项研究是国际上首次利用贝尔非局域性进行量子电路等价性实验检验的成果，其显著特点是量子电路运行次数与电路规模无关，具有极高的实际应用潜力。

论文第一作者为中国科学院量子信息重点实验室博士研究生唐昊、特任副研究员郭钰以及清华大学交叉信息研究院博士生孙维孝。该研究得到了多个机构的资助。

文章来源：中国科学技术大学

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