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arXiv:2007.00662v1 [quant-ph] 2020 年 7 月 1 日
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arXiv:2007.00662v1 [quant-ph] 2020 年 7 月 1 日

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量子计算的标准电路模型假定能够直接在任意一对量子比特之间执行门操作，但这对于大规模实验来说不太实用。强度在距离 r 处衰减为 1/r α 的幂律相互作用提供了一种可通过实验实现的信息处理资源，同时仍保留了长距离连接。我们利用这些相互作用的力量来实现一个具有任意数量目标的快速量子扇出门。对于 α ≤ D 的相互作用，我们的实现允许在与量子比特数成对数的时间内在 D 维格子上执行量子傅里叶变换 (QFT) 和 Shor 算法。作为推论，我们表明，在因式分解是经典难解的标准假设下，即使在短时间内，α ≤ D 的幂律系统也难以进行经典模拟。作为补充，我们开发了一种新技术，可以给出在受线性光锥约束的系统中实现 QFT 和扇出门所需的时间的一般下限，该下限与系统大小成线性关系。这使我们能够证明长距离系统的下限比以前可用的技术更接近。

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