Published April 9, 2024 | Version v1
Publication Open

Quantum advantage in temporally flat measurement-based quantum computation

Creators

  • 1. University of Minho
  • 2. Institute for Systems and Computer Engineering of Porto
  • 3. International Iberian Nanotechnology Laboratory
  • 4. Universidade Federal Fluminense

Description

Several classes of quantum circuits have been shown to provide a quantum computational advantage under certain assumptions. The study of ever more restricted classes of quantum circuits capable of quantum advantage is motivated by possible simplifications in experimental demonstrations. In this paper we study the efficiency of measurement-based quantum computation with a completely flat temporal ordering of measurements. We propose new constructions for the deterministic computation of arbitrary Boolean functions, drawing on correlations present in multi-qubit Greenberger, Horne, and Zeilinger (GHZ) states. We characterize the necessary measurement complexity using the Clifford hierarchy, and also generally decrease the number of qubits needed with respect to previous constructions. In particular, we identify a family of Boolean functions for which deterministic evaluation using non-adaptive MBQC is possible, featuring quantum advantage in width and number of gates with respect to classical circuits.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

وقد ثبت أن عدة فئات من الدوائر الكمومية توفر ميزة حسابية كمومية في ظل افتراضات معينة. إن دراسة فئات أكثر تقييدًا من أي وقت مضى من الدوائر الكمومية القادرة على الاستفادة الكمومية مدفوعة بالتبسيط المحتمل في العروض التجريبية. في هذه الورقة، ندرس كفاءة الحساب الكمومي القائم على القياس بترتيب زمني مسطح تمامًا للقياسات. نقترح إنشاءات جديدة للحساب الحتمي للوظائف المنطقية التعسفية، بالاعتماد على الارتباطات الموجودة في حالات غرينبرغر وهورن وزيلينجر (جيجاهرتز) متعددة الكيوبتات. نحن نميز تعقيد القياس الضروري باستخدام التسلسل الهرمي لكليفورد، ونقوم أيضًا بشكل عام بتقليل عدد الكيوبتات اللازمة فيما يتعلق بالإنشاءات السابقة. على وجه الخصوص، نحدد عائلة من الوظائف المنطقية التي يمكن من خلالها التقييم الحتمي باستخدام MBQC غير التكيفي، والذي يتميز بميزة كمية في العرض وعدد البوابات فيما يتعلق بالدوائر الكلاسيكية.

Translated Description (French)

Il a été démontré que plusieurs classes de circuits quantiques offrent un avantage informatique quantique sous certaines hypothèses. L'étude de classes de plus en plus restreintes de circuits quantiques capables d'avantages quantiques est motivée par d'éventuelles simplifications lors de démonstrations expérimentales. Dans cet article, nous étudions l'efficacité du calcul quantique basé sur la mesure avec un ordre temporel complètement plat des mesures. Nous proposons de nouvelles constructions pour le calcul déterministe de fonctions booléennes arbitraires, en nous appuyant sur les corrélations présentes dans les états de Greenberger, Horne et Zeilinger (GHZ) à bits multiples. Nous caractérisons la complexité de mesure nécessaire à l'aide de la hiérarchie de Clifford, et diminuons également généralement le nombre de qubits nécessaires par rapport aux constructions précédentes. En particulier, nous identifions une famille de fonctions booléennes pour lesquelles une évaluation déterministe à l'aide de MBQC non adaptative est possible, présentant un avantage quantique en largeur et en nombre de portes par rapport aux circuits classiques.

Translated Description (Spanish)

Se ha demostrado que varias clases de circuitos cuánticos proporcionan una ventaja computacional cuántica bajo ciertos supuestos. El estudio de clases cada vez más restringidas de circuitos cuánticos capaces de obtener ventajas cuánticas está motivado por posibles simplificaciones en demostraciones experimentales. En este artículo estudiamos la eficiencia de la computación cuántica basada en mediciones con un ordenamiento temporal completamente plano de las mediciones. Proponemos nuevas construcciones para el cálculo determinista de funciones booleanas arbitrarias, basándose en las correlaciones presentes en los estados multiqubit de Greenberger, Horne y Zeilinger (GHZ). Caracterizamos la complejidad de medición necesaria utilizando la jerarquía de Clifford, y también generalmente disminuimos el número de qubits necesarios con respecto a las construcciones anteriores. En particular, identificamos una familia de funciones booleanas para las que es posible la evaluación determinista utilizando MBQC no adaptativo, que presenta una ventaja cuántica en ancho y número de puertas con respecto a los circuitos clásicos.

Files

Files (1.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:242b25c99755cd85b91b8895b4457b0a
1.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الميزة الكمومية في الحساب الكمومي القائم على القياس المسطح مؤقتًا
Translated title (French)
Avantage quantique dans le calcul quantique basé sur la mesure temporellement plat
Translated title (Spanish)
Ventaja cuántica en la computación cuántica basada en mediciones temporalmente planas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4394606738
DOI
10.22331/q-2024-04-09-1312

Is supplement to
https://openalex.org/W54078636 (Other)
https://openalex.org/W4391375266 (Other)
https://openalex.org/W3148032049 (Other)
https://openalex.org/W3105167352 (Other)
https://openalex.org/W3084825885 (Other)
https://openalex.org/W2954470139 (Other)
https://openalex.org/W2935759653 (Other)
https://openalex.org/W2902782467 (Other)
https://openalex.org/W2298861036 (Other)
https://openalex.org/W1501425562 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W117514602
  • https://openalex.org/W1490521149
  • https://openalex.org/W1494412010
  • https://openalex.org/W1519015785
  • https://openalex.org/W1580883561
  • https://openalex.org/W1587602953
  • https://openalex.org/W1590419653
  • https://openalex.org/W1594002898
  • https://openalex.org/W1650080385
  • https://openalex.org/W176200048
  • https://openalex.org/W1777951429
  • https://openalex.org/W1799807882
  • https://openalex.org/W1821279578
  • https://openalex.org/W1915167278
  • https://openalex.org/W1957473088
  • https://openalex.org/W1966094226
  • https://openalex.org/W1966596853
  • https://openalex.org/W1968671063
  • https://openalex.org/W1983474581
  • https://openalex.org/W1989734466
  • https://openalex.org/W1993292204
  • https://openalex.org/W1993688167
  • https://openalex.org/W1997685871
  • https://openalex.org/W1998660432
  • https://openalex.org/W2012496360
  • https://openalex.org/W2012760578
  • https://openalex.org/W2013814459
  • https://openalex.org/W2020747741
  • https://openalex.org/W2032980094
  • https://openalex.org/W2035993353
  • https://openalex.org/W2037953498
  • https://openalex.org/W2041288774
  • https://openalex.org/W2043508110
  • https://openalex.org/W2050426534
  • https://openalex.org/W2053590396
  • https://openalex.org/W2070678975
  • https://openalex.org/W2089619338
  • https://openalex.org/W2092016058
  • https://openalex.org/W2093821665
  • https://openalex.org/W2097087591
  • https://openalex.org/W2098731636
  • https://openalex.org/W2104590612
  • https://openalex.org/W2108732680
  • https://openalex.org/W2117584890
  • https://openalex.org/W2119210589
  • https://openalex.org/W2125874872
  • https://openalex.org/W2125945272
  • https://openalex.org/W2128006942
  • https://openalex.org/W2133863481
  • https://openalex.org/W2137147061
  • https://openalex.org/W2145304048
  • https://openalex.org/W2145928944
  • https://openalex.org/W2150528339
  • https://openalex.org/W2154434103
  • https://openalex.org/W2165985653
  • https://openalex.org/W2227805086
  • https://openalex.org/W2397419774
  • https://openalex.org/W2415656260
  • https://openalex.org/W2509472995
  • https://openalex.org/W2528010580
  • https://openalex.org/W2604110432
  • https://openalex.org/W2604467189
  • https://openalex.org/W2749114779
  • https://openalex.org/W2749213159
  • https://openalex.org/W2752597570
  • https://openalex.org/W2760385998
  • https://openalex.org/W2781738013
  • https://openalex.org/W2798308216
  • https://openalex.org/W2896543982
  • https://openalex.org/W2929211992
  • https://openalex.org/W2945093066
  • https://openalex.org/W2962826354
  • https://openalex.org/W2963237600
  • https://openalex.org/W2969860037
  • https://openalex.org/W2982703414
  • https://openalex.org/W2990961515
  • https://openalex.org/W2999012267
  • https://openalex.org/W3035484803
  • https://openalex.org/W3098273017
  • https://openalex.org/W3098447255
  • https://openalex.org/W3098637671
  • https://openalex.org/W3098796089
  • https://openalex.org/W3101222183
  • https://openalex.org/W3101424970
  • https://openalex.org/W3102057473
  • https://openalex.org/W3102581336
  • https://openalex.org/W3102898027
  • https://openalex.org/W3116253690
  • https://openalex.org/W3125297489
  • https://openalex.org/W3126708072
  • https://openalex.org/W3126799846
  • https://openalex.org/W3132004477
  • https://openalex.org/W3157884677
  • https://openalex.org/W3160110776
  • https://openalex.org/W3169681537
  • https://openalex.org/W3172292618
  • https://openalex.org/W3173660216
  • https://openalex.org/W3183885798
  • https://openalex.org/W4211058570
  • https://openalex.org/W4240781210
  • https://openalex.org/W4245158435
  • https://openalex.org/W4283781055
  • https://openalex.org/W4286586588
  • https://openalex.org/W4304694922
  • https://openalex.org/W4313418235
  • https://openalex.org/W4380355680
  • https://openalex.org/W4381161948
  • https://openalex.org/W4390702910