安全重置操作可以成为一种支持技术,允许不同用户或同一用户的不同量子程序共享量子计算机。安全重置操作可以允许在每个用户或程序之间重置量子计算机的量子位子集,以便擦除它们的状态,新程序或用户可以使用这些量子位,同时继续对其他量子位进行计算。今天,擦除量子位状态的主要方法是全系统擦除,这可以同时有效地重置所有量子位。例如,在当今 IBM 的超导量子比特机中,全系统擦除需要长达 1000 𝜇 s,并且会完全擦除系统中的所有信息。但是,使用全系统擦除时,无法仅清除几个量子位并将其分配给新用户或程序,所有内容都必须同时擦除。安全重置操作可以只重置一部分量子位,并且可以建立在现有的(不安全)重置操作之上,例如 IBM 的超导量子比特机。(不安全)重置操作现已可用,可用于在 10 𝜇 s 到 1 𝜇 s 数量级的时间内重置量子位的状态。因此,重置操作比整个系统擦除快得多。然而,正如这项工作所证明的,今天有可能在(不安全的)重置操作中泄露一些信息,因为它不能完美地重置可能在同一量子位上顺序调度的两个用户或程序之间的量子位状态。此外,还可以观察到类似串扰的效应,其中一个量子位的重置行为可以从相邻的量子位推断出来。这项工作分析了现有的(不安全的)重置操作,以了解如何在其基础上构建安全的重置操作。然后,这项工作描述了所提出的安全重置操作的设计、实施和评估,该操作可以在不泄露信息的情况下重置量子位,同时比整个系统擦除快 300 倍左右。
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