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Quantum walk and its application domains: A systematic review

量子行走 随机游动 计算机科学 量子算法 量子 理论计算机科学 循环删除随机漫步 树遍历 量子计算机 二次方程 统计物理学 图形 算法 数学 随机图 量子力学 物理 统计 几何学
作者
Karuna Kadian,Sunita Garhwal,Ajay Kumar
出处
期刊:Computer Science Review [Elsevier BV]
卷期号:41: 100419-100419 被引量:75
标识
DOI:10.1016/j.cosrev.2021.100419
摘要

Quantum random walk is the quantum counterpart of a classical random walk. The classical random walk concept has long been used as a computational framework for designing classical algorithms for complex problems. Quantum analogues of random walk provide speed-up in computational power for various algorithms such as element distinctness, spatial search, graph connectivity, etc. Quantum walks have emerged to be a universal computational model over the last decade. Quantum walk formulations applied in graph theory have shown quadratic and polynomial time in graph traversal as opposed to the exponential time taken by classical algorithms. Quantum walk models have also found use in designing quantum computers. Inspired by these facts, this article presents a substantial systematic literature review and analysis of various quantum walk formulations and their strengths and limitations w.r.t. application domains used in literature up-to-date by researchers in various fields. The analysis provided in this article may help upcoming researchers to gain new insights towards the application of quantum walk formulation in varied domains. Various performance metrics, physical implementation set-ups, coin operators, and simulators used to analyze classical and quantum walk dynamics on graphs have been described. Finally, the article discusses existing open problems and notable future directions related to quantum walk application for potential researchers.
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