量子算法通常在经典数据的量子叠加上应用经典操作,例如算术或谓语检查;这些所谓的甲壳通常是量子程序中最大的组成部分。为了简化高效,正确的Oracle功能的构建,本文介绍了VQO,这是COQ证明助手实施的高保证框架。VQO的核心是O QASM,Oracle量子组装语言。o Qasm操作通过量子傅立叶变换在两个不同的基础之间移动量子位,因此承认了重要的优化,但没有引起纠缠和随附的指数爆炸。o QASM的设计使我们能够证明VQO的编译器从一种名为O QIMP到O QASM的简单命令性语言,从O Qasm到SQIR,从O QASM到SQIR,一种通用量子量组装语言 - 允许我们通过基于QuickChick property属性属性的测试框架有效地测试O Qasm程序的质量质量。我们已经使用VQO实施了各种算术和几何操作员,这些算术和几何操作员是重要的Oracles的构建块,包括Shor's和Grover的算法中使用的Oracles。我们发现,与使用lclassicalžGates构建的量子相比,VQO的基于QFT的算术甲壳所需的量子量要少,有时甚至少得多。但是,VQO的后者版本与Quipper生产的Oracles(在Qubit和Gate计数方面)相当或更好,这是一个最先进但未验证的量子编程平台。
在本项目中,我们使用变分量子优化 (VQO) 研究了具有噪声资源的量子隐形传态协议。量子隐形传态是一项基本的量子信息论任务,其中 Alice 旨在使用共享纠缠资源和经典通信将未知量子态传送给 Bob。隐形传态协议包括 Alice 实施的测量、将测量结果传输给 Bob 的经典信道以及 Bob 根据测量结果实施的一组校正操作。对于最大纠缠态,Bennett 等人提出的著名标准隐形传态协议。[1] 以贝尔测量和泡利校正的形式定义,给出了一个完美的协议。然而,在存在噪声的情况下,这种完美的隐形传态协议通常是不可能的,相反,人们的目标是通过找到合适的测量和校正操作来最大化协议所谓的隐形传态保真度。在这里,我们使用在 PennyLane 框架中模拟的 VQO ansatz 来寻找实现噪声纠缠资源状态非经典保真度的隐形传态协议。我们对 Badziag 等类的具有幺正和噪声元素的隐形传态协议进行了详细的数值研究。状态,它们是两个加权贝尔态的混合。此外,我们研究了量子三重-沃纳态和量子四重-沃纳态,它们代表了三级或四级量子系统内完全混合和最大纠缠态的混合谱,可用作隐形传态协议中的纠缠资源。
