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随机电路模拟是复制随机选择的无噪声量子计算的输出的任务，该问题对于量子设备来说应该很容易，但对于经典设备来说却很难。在量子设备受到小尺寸和高噪声率阻碍的时代，确定此类任务的存在并在实际量子硬件上完成它们对于基准测试进展至关重要。此外，从根本上讲，随机量子电路难以经典模拟的断言表明量子优势不仅是可能的，而且无处不在。在本文中，我们从两个方面审视随机电路模拟难题。一方面，我们研究这项任务是否是经典意义上的困难——我们发现，在某些非平凡情况下，它实际上可能很容易，这使得难度的潜在一般证明变得复杂。另一方面，我们研究了这项任务是否能在实际的量子设备上轻松完成，因为这些设备会受到相当大的噪声率的影响——我们发现，实际上，只要噪声满足某些条件，即使在以低保真度执行计算的嘈杂量子设备上，也可以挽救电路模拟任务的一个版本。因此，本论文强调，要通过嘈杂的量子硬件上的随机电路模拟构建量子优势的强有力论据，核心理论挑战仍然是证明任务经典复杂度的下限；这样做需要新的想法来绕过我们工作中提出的障碍。
随机量子电路及其模拟复杂性
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