Can quantum computation become more powerful when operations do not need to follow a definite causal order? We study this question in the process matrix formalism of Oreshkov et al. (Nature Communications, 2012), which allows quantum operations to be connected without a fixed global order. In the computational model, a quantum circuit succinctly describes a process matrix, and the algorithm is given access to its generated channel, with computational cost measured by the size of the generating circuit. We give polynomial-time algorithms in two settings. First, general process matrix computation suffices to solve every problem in $\textbf{NP}$. The valid processes used by our algorithm satisfy the purification postulate of Araújo et al. (Quantum, 2017), and their generated channels are unitary, although their generating circuits are not. Second, requiring the process matrices themselves to be pure, we give a polynomial-time algorithm for unique-sink orientation, a general problem capturing several longstanding computational problems in optimization. Our unitary generators are constructed explicitly and efficiently. Assuming that unique-sink orientation has no quantum polynomial-time algorithm, our result shows that indefinite causal order can provide computational power beyond $\textbf{BQP}$ within the process matrix formalism, even while preserving unitarity.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Processing 是一门开源编程语言和与之配套的集成开发环境(IDE)的名称。Processing 在电子艺术和视觉设计社区被用来教授编程基础,并运用于大量的新媒体和互动艺术作品中。
【NeurIPS2025】大型语言模型中关系解码线性算子的结构
专知会员服务
10+阅读 · 2025年11月2日
自动结构变分推理,Automatic structured variational inference
专知会员服务
41+阅读 · 2020年2月10日
【论文】结构GANs,Structured GANs,
专知会员服务
15+阅读 · 2020年1月16日
【Manning新书】高级算法与数据结构,769页pdf
赛尔笔记 | Attention!注意力机制可解释吗?
哈工大SCIR
23+阅读 · 2019年9月27日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
手把手教 | 深度学习库PyTorch(附代码)
数据派THU
27+阅读 · 2018年3月15日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《美空军2026条令文件:对海压制作战》
专知会员服务
16+阅读 · 11月9日
人工智能与战争的未来
专知会员服务
5+阅读 · 11月8日
《Agent Mosaic:识别智能体LLM系统中的机密泄露》
人工智能在军事教育中的应用:若干视角与经验
“星链”减速与不断适应的乌克兰
专知会员服务
7+阅读 · 11月6日
美国中期选举之后:帕兰提尔面临不确定性?
专知会员服务
4+阅读 · 11月6日
相关VIP内容
【NeurIPS2025】大型语言模型中关系解码线性算子的结构
专知会员服务
10+阅读 · 2025年11月2日
自动结构变分推理,Automatic structured variational inference
专知会员服务
41+阅读 · 2020年2月10日
【论文】结构GANs,Structured GANs,
专知会员服务
15+阅读 · 2020年1月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员