MicroCloud全息公司研究三种量子电路模型实现量子信道的成本优化

中国深圳，2025年10月3日（环球新闻网）-- MicroCloud Hogram Inc.（纳斯达克：技术服务提供商HOLO）（“HOLO”或“公司”）对量子通道的低成本实现进行了深入研究，通过构建多模型量子电路框架揭示了C-Not门数的优化边界，为高效量子通道设计提供理论支持。量子通道的电路分解是将抽象量子状态转换转化为特定量子门序列的过程，核心挑战是在确保功能正确性的同时最大限度地减少使用的C-not门的数量。HOLO提出的三个量子电路模型（QCM、RandomQCM、MeasuredQCM）从逐步扩大操作自由度的角度构建了分层研究框架。

第一个模型是量子电路模型（QCM），其基本结构由单量子位门和C-非门的有序序列组成，允许量子位在门序列的末尾重新排序。该模型通过严格的门操作序列和量子位路由确保量子通道的确定性实现，但其自由度有限，仅依赖内部量子状态进化来完成转换。第二个模型（RandomQCM）基于QCM引入了外部经典随机性，允许门序列设计中的概率操作-例如，通过经典随机数控制某些门或量子位路由的选择。此扩展为减少C-not门计数提供了新的自由度，特别是展示了处理概率量子通道的优势。第三个模型（MeasuredQCM）进一步结合了测量操作和条件控制，允许在电路执行期间测量量子位，并根据测量结果动态调整后续操作。这种“测量反馈”机制显着增强了电路的灵活性，为复杂量子通道的简化分解创造了可能性。HOLO通过对三种模型下C-Not门计数下限的严格证明，利用量子信息理论和电路复杂性理论中的纠缠性熵分析，证明了对于从m个量子比特到n个量子比特的任何量子通道，其电路分解所需的C-Not门数量都存在一个基本下限。这个下限由通道的纠缠容量和量子位维度共同决定。例如，对于需要保持量子状态完全纠缠性质的通道，C-非门计数的下限与m和n的积正相关;而对于局部可分解的通道，下限可以显着降低。在下限证明的基础上，该团队为几乎所有实际场景提供了近乎最优的电路分解解决方案。在QCM中，通过优化单量子位门的组合顺序和量子位路由策略，将C-NOT门的数目控制在理论下限的1.5倍以内。在RandomQCM中，使用经典随机性对门序列进行概率优化，进一步将差距缩小到1.2倍。在MeasuredQCM中，利用来自测量操作的经典信息反馈，实现了高复杂度通道的“简化分解”，在大多数情况下，C-NOT门的数量接近理论下限。

HOLO的研究为量子电路设计提供了一种新的优化方法。其核心价值不仅在于提供特定的C-Not门计数结果，还在于建立集成“测量-经典反馈-量子操作”的电路设计范式。该范式打破了传统量子电路仅依赖于正运算的局限性，通过经典信息的动态调节显着提高了量子通道实施的资源效率。当然，这种方法在实际应用中仍然面临挑战：TesturedQCM中的测量操作引入了量子状态崩溃，需要精确控制测量定时，以避免破坏关键的量子信息;同时，条件操作对经典控制逻辑的实时性能要求很高，这可能会增加系统工程实施的复杂性。然而，随着量子测量技术和经典量子接口设计的进步，这些问题有望逐步得到解决。综上所述，HOLO通过对三种量子电路模型的系统研究，明确了量子通道实现的C-NOT门成本边界。特别是，MeasuredQCM的高效分解方案为低资源量子信道设计提供了理论基础，推进了量子计算从实验室走向实际应用的进程。

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