Experimental Superposition of Orders of Quantum Gates

Auteurs : Lorenzo M. Procopio, Amir Moqanaki, Mateus Araújo, Fabio Costa, Irati A. Calafell, Emma G. Dowd, Deny R. Hamel, Lee A. Rozema, Časlav Brukner, Philip Walther

Nat. Commun. 6:7913 (2015)
arXiv: 1412.4006v1 - DOI (quant-ph)
10 pages, 7 figures, 2 tables

Résumé : In a quantum computer, creating superpositions of quantum bits (qubits) in different states can lead to a speed-up over classical computers [1], but quantum mechanics also allows for the superposition of quantum circuits [2]. In fact, it has recently been theoretically predicted that superimposing quantum circuits, each with a different gate order, could provide quantum computers with an even further computational advantage [3-5]. Here, we experimentally demonstrate this enhancement by applying two quantum gates in a superposition of both possible orders to determine whether the two gates commute or anti-commute. We are able to make this determination with only a single use (or query) of each gate, while all quantum circuits with a fixed order of gates would require at least two uses of one of the gates [3]. Remarkably, when the problem is scaled to N gates, creating a superposition of quantum circuits is likely to provide an exponential advantage over classical algorithms, and a linear advantage over quantum algorithms with fixed gate order [4]. The new resource that we exploit in our experiment can be interpreted as a "superposition of causal orders". We demonstrate such a superposition could allow some quantum algorithms to be implemented with an efficiency that is unlikely to be achieved on a quantum computer with a fixed gate order.

Soumis à arXiv le 12 Déc. 2014

Explorez l'arbre d'article

Cliquez sur les nœuds de l'arborescence pour être redirigé vers un article donné et accéder à leurs résumés et assistant virtuel

Accédez également à nos Résumés, ou posez des questions sur cet article à notre Assistant IA.

Beta

Recherchez des articles similaires (en version bêta)

En cliquant sur le bouton ci-dessus, notre algorithme compare le titre et le résumé de cet article à tous les articles de la même catégorie arXiv que nous avons résumés, et trouve les plus proches. Vous pouvez le relancer de temps en temps : les résultats s'améliorent à mesure que notre base grandit.