Маленькая горничная

В обратимых вычислениях вспомогательные биты — это дополнительные биты, используемые для реализации необратимых логических операций. В классических вычислениях любой бит памяти может быть включен или выключен по желанию, не требуя никаких предварительных знаний или дополнительных сложностей. Однако это не относится к квантовым вычислениям или классическим обратимым вычислениям. В этих моделях вычислений все операции с памятью компьютера должны быть обратимыми, и включение или выключение бита приведет к потере информации о начальном значении этого бита. По этой причине в квантовом алгоритме нет способа детерминированно перевести биты в определенное заданное состояние, если не предоставлен доступ к битам, исходное состояние которых известно заранее. Такие биты, значения которых известны априори , известны как вспомогательные биты в квантовой или обратимой вычислительной задаче .

Тривиальным применением вспомогательных битов является преобразование сложных квантовых вентилей в простые. Например, разместив элементы управления на вспомогательных битах, вентиль Тоффоли можно использовать как управляемый вентиль НЕ или вентиль НЕ . ^[1]^: 29

Для классических обратимых вычислений известно, что постоянное число O(1) вспомогательных битов необходимо и достаточно для универсальных вычислений. ^[2] Дополнительные служебные биты не нужны, но дополнительное рабочее пространство позволяет создавать более простые конструкции схем , в которых используется меньше вентилей. ^[1]^: 131

Вспомогательные кубиты

Понятие вспомогательного бита может быть расширено для квантовых вычислений с точки зрения вспомогательных кубитов , которые можно использовать, например, для квантовой коррекции ошибок . ^[3]Одним из ярких примеров использования вспомогательных кубитов в квантовых вычислениях является алгоритм Дойча-Йожсы .

Квантовый катализ использует вспомогательные кубиты для хранения запутанных состояний , которые позволяют выполнять задачи, которые обычно невозможны с помощью локальных операций и классической связи (LOCC). ^[4]

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Нильсен, Майкл А .; Чуанг, Исаак Л. (2010). Квантовые вычисления и квантовая информация (2-е изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1-107-00217-3 .
^ Ааронсон, Скотт; Грир, Дэниел; Шеффер, Люк (2015). «Классификация обратимых битовых операций». arXiv : 1504.05155 [ квант-ph ].
^ Шор, Питер В. (1 октября 1995 г.). «Схема уменьшения декогеренции в памяти квантового компьютера» . Физический обзор А. 52 (4): R2493–R2496. Бибкод : 1995PhRvA..52.2493S . дои : 10.1103/PhysRevA.52.R2493 . ПМИД 9912632 . Проверено 6 июня 2015 г.
^ Адзума, Кодзи; Коаши, Масато; Имото, Нобуюки (2008). «Квантовый катализ информации». arXiv : 0804.2426 [ квант-ph ].

Эта квантовой механике статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[NC-1] Перейти обратно: ^а ^б Нильсен, Майкл А .; Чуанг, Исаак Л. (2010). Квантовые вычисления и квантовая информация (2-е изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1-107-00217-3 .

[2] Ааронсон, Скотт; Грир, Дэниел; Шеффер, Люк (2015). «Классификация обратимых битовых операций». arXiv : 1504.05155 [ квант-ph ].

[3] Шор, Питер В. (1 октября 1995 г.). «Схема уменьшения декогеренции в памяти квантового компьютера» . Физический обзор А. 52 (4): R2493–R2496. Бибкод : 1995PhRvA..52.2493S . дои : 10.1103/PhysRevA.52.R2493 . ПМИД 9912632 . Проверено 6 июня 2015 г.

[4] Адзума, Кодзи; Коаши, Масато; Имото, Нобуюки (2008). «Квантовый катализ информации». arXiv : 0804.2426 [ квант-ph ].

[1]

[2]

[3]

[4]