MicroCloud全息公司研究三種量子電路模型實現量子信道的成本優化

中國深圳，2025年10月3日（環球新聞網）-- MicroCloud Hogram Inc.（納斯達克：技術服務提供商HOLO）（「HOLO」或「公司」）對量子通道的低成本實現進行了深入研究，通過構建多模型量子電路框架揭示了C-Not門數的優化邊界，為高效量子通道設計提供理論支持。量子通道的電路分解是將抽象量子狀態轉換轉化為特定量子門序列的過程，核心挑戰是在確保功能正確性的同時最大限度地減少使用的C-not門的數量。HOLO提出的三個量子電路模型（QCM、RandomQCM、MeasuredQCM）從逐步擴大操作自由度的角度構建了分層研究框架。

第一個模型是量子電路模型（QCM），其基本結構由單量子位門和C-非門的有序序列組成，允許量子位在門序列的末尾重新排序。該模型通過嚴格的門操作序列和量子位路由確保量子通道的確定性實現，但其自由度有限，僅依賴內部量子狀態進化來完成轉換。第二個模型（RandomQCM）基於QCM引入了外部經典隨機性，允許門序列設計中的概率操作-例如，通過經典隨機數控制某些門或量子位路由的選擇。此擴展為減少C-not門計數提供了新的自由度，特別是展示了處理概率量子通道的優勢。第三個模型（MeasuredQCM）進一步結合了測量操作和條件控制，允許在電路執行期間測量量子位，並根據測量結果動態調整后續操作。這種「測量反饋」機制顯着增強了電路的靈活性，為複雜量子通道的簡化分解創造了可能性。HOLO通過對三種模型下C-Not門計數下限的嚴格證明，利用量子信息理論和電路複雜性理論中的糾纏性熵分析，證明了對於從m個量子比特到n個量子比特的任何量子通道，其電路分解所需的C-Not門數量都存在一個基本下限。這個下限由通道的糾纏容量和量子位維度共同決定。例如，對於需要保持量子狀態完全糾纏性質的通道，C-非門計數的下限與m和n的積正相關;而對於局部可分解的通道，下限可以顯着降低。在下限證明的基礎上，該團隊為幾乎所有實際場景提供了近乎最優的電路分解解決方案。在QCM中，通過優化單量子位門的組合順序和量子位路由策略，將C-NOT門的數目控制在理論下限的1.5倍以內。在RandomQCM中，使用經典隨機性對門序列進行概率優化，進一步將差距縮小到1.2倍。在MeasuredQCM中，利用來自測量操作的經典信息反饋，實現了高複雜度通道的「簡化分解」，在大多數情況下，C-NOT門的數量接近理論下限。

HOLO的研究為量子電路設計提供了一種新的優化方法。其核心價值不僅在於提供特定的C-Not門計數結果，還在於建立集成「測量-經典反饋-量子操作」的電路設計範式。該範式打破了傳統量子電路僅依賴於正運算的侷限性，通過經典信息的動態調節顯着提高了量子通道實施的資源效率。當然，這種方法在實際應用中仍然面臨挑戰：TesturedQCM中的測量操作引入了量子狀態崩潰，需要精確控制測量定時，以避免破壞關鍵的量子信息;同時，條件操作對經典控制邏輯的實時性能要求很高，這可能會增加系統工程實施的複雜性。然而，隨着量子測量技術和經典量子接口設計的進步，這些問題有望逐步得到解決。綜上所述，HOLO通過對三種量子電路模型的系統研究，明確了量子通道實現的C-NOT門成本邊界。特別是，MeasuredQCM的高效分解方案為低資源量子信道設計提供了理論基礎，推進了量子計算從實驗室走向實際應用的進程。

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