引言:经典计算是一种极为成功的信息处理范式。计算的成功很大程度上可以归因于计算能力的快速提升,而计算能力的快速提升得益于由经典不可逆门操作构建的底层电路的小型化(参见图 1(a))。如今,经典处理器门数的指数增长已达到基本物理极限 [1]。在不断追求提高计算能力的过程中,人们正在探索多种替代技术 [2–13]。作为一种与经典信息处理正交的方法,量子计算最近受到了广泛关注。在此方面,人们已经取得了实质性进展,首次展示了量子纠错等基本要素 [14–19]。这可以归因于新颖、先进的提案以及成熟技术的持续改进 [20–24]。这些进步使量子计算更接近于完全单一演化到输出状态的理想。然而,在某些算法中,非单一操作需要与单一量子门结合使用。其中包括量子机器学习、量子优化和模拟算法,这些算法被认为是量子计算最有前途的近期应用之一。
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