單向與測量式量子計算
2.3 單向量子計算模型（基於測量的量子計算）
單向量子計算（One-Way Quantum Computing），又稱基於測量的量子計算（Measurement-Based Quantum Computing, MBQC），再次顛覆了人們對「計算」過程的直觀理解。
原理
在 MBQC 模型中，計算的核心動力不再是施加一系列的量子閘，而是對一個預先準備好的、高度糾纏的大規模量子態（稱為「資源態」，通常是「簇態」或「圖態」）進行一系列的單量子位元測量 [3, 13, 20, 21]。
這個過程被稱為「單向」的，因為一旦一個量子位元被測量，它的糾纏資源就被消耗掉了，無法在後續的計算中重複使用 [21, 22]。計算的邏輯流程和等效的量子閘操作，是通過巧妙地選擇測量的順序和測量基（measurement basis）來實現的。一個關鍵特徵是「前饋」（feed-forward），即後續測量的基選擇可以依賴於先前測量的隨機結果，這需要一個快速的古典控制器來實時調整測量設置 [21]。整個 MBQC 的核心物理機制可以被理解為一系列的量子隱形傳態（quantum teleportation）過程，資訊在簇態中從一端「傳送」到另一端，並在傳送過程中被處理 [3]。
優勢與挑戰
MBQC 的一個主要優勢是它將計算的困難部分進行了轉移。在閘基模型中，主要的挑戰是實現高保真度的、確定性的雙量子位元糾纏閘。而在 MBQC 中，這個挑戰被轉移到了如何高效、大規模地製備高質量的糾纏資源態上。在某些物理系統中，例如光子學，製備糾纏態和進行測量可能比實現確定性的光子-光子交互閘更容易 [21, 22]。此外，由於許多不相互依賴的測量可以同時進行，MBQC 在理論上具有實現更高並行度的潛力，可能降低計算的總體「深度」[21]。
挑戰主要在於資源態的製備和測量要求。製備一個大規模、高保真度的簇態本身就是一個巨大的物理和工程挑戰 [21]。此外，該模型對測量的速度和精度，以及實現前饋所需的低延遲古典控制系統，都提出了與閘基模型不同的嚴格要求 [21]。
王培儒