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量子算法中的相干性损耗

Coherence Depletion in Quantum Algorithms.

作者信息

Liu Ye-Chao, Shang Jiangwei, Zhang Xiangdong

机构信息

Beijing Key Laboratory of Nanophotonics and Ultrafine Optoelectronic Systems, School of Physics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China.

出版信息

Entropy (Basel). 2019 Mar 7;21(3):260. doi: 10.3390/e21030260.

DOI:10.3390/e21030260
PMID:33266975
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7845771/
Abstract

Besides the superior efficiency compared to their classical counterparts, quantum algorithms known so far are basically task-dependent, and scarcely any common features are shared between them. In this work, however, we show that the depletion of quantum coherence turns out to be a common phenomenon in these algorithms. For all the quantum algorithms that we investigated, including Grover's algorithm, Deutsch-Jozsa algorithm, and Shor's algorithm, quantum coherence of the system states reduces to the minimum along with the successful execution of the respective processes. Notably, a similar conclusion cannot be drawn using other quantitative measures such as quantum entanglement. Thus, we expect that coherence depletion as a common feature can be useful for devising new quantum algorithms in the future.

摘要

除了比传统算法具有更高的效率外,目前已知的量子算法基本上都依赖于任务,它们之间几乎没有任何共同特征。然而,在这项工作中,我们表明量子相干性的耗尽在这些算法中是一种普遍现象。对于我们研究的所有量子算法,包括格罗弗算法、德乌施-约扎算法和肖尔算法,系统状态的量子相干性随着各自过程的成功执行而降至最低。值得注意的是,使用其他定量度量(如量子纠缠)无法得出类似的结论。因此,我们预计相干性耗尽作为一个共同特征,在未来设计新的量子算法时可能会很有用。

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