我们研究量子信息和量子计算中出现的稳定器形式主义的数学、物理和计算方面。给出了泡利可观测量的测量过程及其算法。结果表明,要检测真正的纠缠,我们需要一整套稳定器生成器,并且稳定器见证比 GHZ(Greenberger-Horne-Zeilinger)见证更粗糙。我们讨论了稳定器代码,并从给定的线性代码构造了一个稳定器代码。我们还讨论了量子纠错、错误恢复标准和综合征提取。建立了稳定器形式的辛结构,并证明了任何稳定器代码都酉等价于一个平凡代码。通过获得相应的稳定器生成器,可以识别图代码作为稳定器代码的结构。获得了可嵌入稳定器代码在格中的距离。我们讨论了 Knill-Gottesman 定理、表表示和框架表示。利用稳定矩阵计算稳定门的模拟运行时间,并给出全局相位更新算法。给出了量子信道分解为稳定信道的过程。讨论了容量实现码,从而得到量子擦除信道的容量。最后,讨论了阴影层析成像问题,并给出了构造经典阴影的算法。
• 我们展示了 QPCP 的一个先决条件:一个显式局部哈密顿量,其低能态都需要 ω (log n ) T 门,也就是说,它们非常不稳定。事实上,我们展示了一个更强的结果,即低能态需要 Ω( n ) T 门,而这不一定是 QPCP 所暗示的。
摘要 在量子计算和量子信息处理中,图状态是一种特殊类型的量子状态,常用于量子网络和量子纠错。一个反复出现的问题是仅使用局部操作找到从给定源图状态到所需目标图状态的转换。最近有研究表明,确定可转换性已经是 NP 难问题。在本文中,我们提出了一种用于局部和非局部图状态操作的 CNF 编码,对应于一和两量子比特 Clifford 门和单量子比特 Pauli 测量。我们在有界模型检查设置中使用此编码来合成所需的转换。此外,对于局部转换的完整性阈值,我们提供了转换长度的上限(如果存在)。我们在两种设置中评估该方法:第一种是从可以改变量子比特数量的随机图状态合成无处不在的 GHZ 状态,而第二种则基于拟议的 14 节点量子网络。我们发现该方法能够在 30 分钟内合成多达 17 个量子比特的图形转换。
更容易生成大尺寸量子态并保持量子比特数的当前记录;14 – 16它们的强相互作用也导致了退相干问题,只能在超低温和真空环境下工作。即使在这些条件下,这些电量子源仍然会遭受短态寿命的困扰。另一方面,光子以其弱相互作用而闻名,即使在室温下也可以实现长的相干时间,这使得它们适合于“飞行量子比特”应用。17 – 21然而,由于它们在正常介质中的相互作用很弱,它们并不被认为是构建大尺寸量子源的良好候选者。非线性光学介质是迄今为止建立光子间相互作用的最有效方式。使用自发参量下转换(SPDC)22或自发四波混频,23
上同调事实网络涉及量子误差修正、基于测量的量子计算、对称保护的拓扑序和语境性。在这里,我们将这个网络扩展到具有魔态的量子计算。在这个计算方案中,某些准概率函数的负性是量子性的一个指标。然而,在构造适用此陈述的准概率函数时,偶数和奇数局部希尔伯特空间维数的情况之间会出现显著差异。在技术层面上,在具有魔态的量子计算中将负性确立为量子性的指标依赖于 Wigner 函数的两个性质:它们相对于 Clifferd 群的协方差和 Pauli 测量的正表示。在奇数维度上,Gross 的 Wigner 函数(原始 Wigner 函数对奇数有限维希尔伯特空间的改编)具有这些性质。在偶数维度上,Gross 的 Wigner 函数不存在。这里我们讨论一类更广泛的 Wigner 函数,它们和 Gross 的函数一样,都是从算子基数获得的。我们发现,这种 Clifferd 协变 Wigner 函数在任何偶数维中都不存在,而且,只要量子数为 n ≥ 2 ,泡利测量就不能用它们在任何偶数维中正表示。我们确定,这种 Wigner 函数存在的障碍是同调的。
路径同一性是众多新型量子信息应用的基础,近年来引起了人们的广泛兴趣。在这里,我们通过实验演示了四光子态的两个不同来源的量子相干叠加,其中多光子受挫干涉由于路径同一性的量子不可区分性而出现。量子态是在一个集成硅光子芯片上的四个概率光子对源中创建的,其中两种组合可以创建光子四联体。分布的四个光子的相干消除和恢复完全由调谐相位控制。实验产生了两种可能创建光子四联体的方式的特殊量子干涉,而不是光子不同固有性质的干涉。除了许多已知的潜在应用之外,这种多光子非线性干涉还为各种基础研究提供了可能性,例如具有多个空间分离位置的非局域性。
可积模型还可以通过为量子模拟器提供试验台来影响量子计算。虽然人们正在大力开发近期算法,如变分量子特征求解器 (VQE) [11, 12],以解决多体问题,但目前尚不清楚 VQE 是否可以在近期硬件上实现量子优势。另一方面,在容错量子计算机上获得一般模拟问题的量子优势被认为在量子资源方面成本极其高昂 [13–15]。在嘈杂的中尺度量子 (NISQ) 时代 [16] 之后,早期量子计算机的可积模型的另一个好处是,它们的经典可解量可用于验证和检验目的。因此,研究特殊类别的问题(如可积模型)以更早地展示量子优势是很自然的。关键的第一步是找到解决此类问题的量子算法并量化所需的资源。
在比较2018年和2021年痴呆态态度监测仪的结果时,应牢记许多问题。首先,该研究的背景是Covid-19的大流行,这需要从调查方法中改变面对面对面的家庭,使用Ipsos Mori的Capibus调查到电话访谈。这反过来意味着需要调整问卷的某些要素,并包括其他主题以反映痴呆症研究局势(如上所述)。但是,尽一切努力是为了确保方法论的一致性,例如使用基于访调员的方法而不是自我完成,并复制第1浪和第2波之间的问题。展望未来,痴呆态态度监测仪的未来浪潮可能会继续使用电话方法。
热场复偶(TFD)是反德西特/共形场论(AdS/CFT)对应关系中的一种特殊状态[1],它将 D + 1 维反德西特空间中的假定量子引力理论与维度 D 边界上的共形场论联系起来。黑洞发射热辐射[2],实际上在外部留下一个热密度矩阵。以色列[3]指出,通过考虑热场复偶可以重现可观测量的计算,类似于史瓦西几何的最大延伸。后来,马尔达西那[4]在 AdS/CFT 的背景下推测,边界 CFT 的 TFD 应该对应于 AdS 中永恒的双面黑洞。存在于相差一维的理论之间的对偶性这种想法通常被称为全息论。为了检验这种二元性,考虑可穿越虫洞现象是很有趣的,这是 AdS/CFT 的一个惊人预测。从引力的角度来看,黑洞两侧的边界显然不能因果通信。虽然有一个空间虫洞连接两个外部区域,但人们无法穿越它而不落入黑洞奇点。如果爱丽丝和鲍勃在对立面,他们就无法相遇,除非他们一起跳进黑洞。Gao、Jafferis 和 Wall [ 22 ] 的最新进展表明,两种边界理论的特定耦合会产生负能量冲击,使 TFD 状态下的虫洞可穿越。换句话说,鲍勃可以与爱丽丝团聚而不会被吸入黑洞。作为此协议以及 AdS/CFT 中许多其他思想实验的起点,人们假设可以访问 TFD 状态。一个很有前途的用于探测 AdS/CFT 的量子力学系统是 Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) 模型 [5,6]。例如,它在低能下表现出共形对称性,其动力学由 Schwarz 作用量支配 [7]。相同的作用量支配着一种被称为 Jackiw-Teitelboim 引力的二维量子引力理论 [8,9]。此外,它已被证明会在低温下使混沌界限饱和,这也是黑洞最大扰乱的标志 [10,11]。在参考文献 [12] 中,作者在近 AdS2 中构造了永恒可穿越虫洞解,并表明两个耦合 SYK 模型的低能极限具有相同的作用量。一个关键结果是,他们表明 SYK 模型的 TFD 可以很好地通过具有小相互作用的双边哈密顿量的基态来近似。在本研究中,我们考虑了在噪声中尺度量子 (NISQ) [ 13 ] 设备上准备 SYK 模型的 TFD 的状态的任务。参考文献 [ 14 ] 中考虑了准备任意理论的 TFD 的更一般任务。同样,该策略是构建一个哈密顿量,其基态编码了 TFD 结构。虽然方程中的哈密顿量文献 [ 12 ] 中的 (3.21) 可以看作文献 [ 14 ] 中构造的略微特殊版本,我们将在本文中使用它,因为它相对简单。这两种方法都考虑使用辅助浴将系统绝热冷却到基态。在这里,我们采用变分法,从参数可调的量子电路假设开始。这样就不需要辅助系统了。类似的方法曾用于构造 Ising 模型的 TFD [ 15 ]。简而言之