XiaoMi-AI文件搜索系统
World File Search System和幺正
利用量子机器学习优化高效量子存储器，用于近期的量子设备
量子存储器是任何全球规模量子互联网、高性能量子网络和近期量子计算机的基础。量子存储器的主要问题是从量子存储器的量子寄存器中检索量子系统的效率低。在这里，我们为近期量子设备定义了一种称为高检索效率 (HRE) 量子存储器的新型量子存储器。HRE 量子存储器单元在其硬件级别集成了局部幺正操作以优化读出过程，并利用了量子机器学习的先进技术。我们定义了 HRE 量子存储器的集成幺正操作，证明了学习过程，并评估了可实现的输出信噪比值。我们证明 HRE 量子存储器的局部幺正以无监督的方式实现了读出过程的优化，而无需使用任何标记数据或训练序列。我们表明，HRE 量子存储器的读出过程是以完全盲目的方式实现的，无需任何有关输入量子系统或量子寄存器的未知量子操作的信息。我们评估了 HRE 量子存储器的检索效率和输出 SNR（信噪比）。结果对于门模型量子计算机和量子互联网的近期量子设备特别有用。
具有全局费米子对称性的砖墙量子电路
量子信息和量子多体物理学的一个特别有趣的接口是研究量子电路，它代表量子粒子或材料物理学中系统的（幺正）时间演化。这些电路最基本的形式是“砖墙”电路，其属性由代表墙上一块砖的 2 量子比特门的选择决定。这种类型的研究通常选择两种极端选择之一：要么假设随机选择 2 量子比特幺正（[ 1 ] 及其参考文献），要么相反，选择一个结构化的 2 量子比特门，从而对幺正砖墙 (UBW) 电路进行一定程度的分析控制。事实上，如果将 2 量子比特门选为满足杨-巴克斯特恒等式的所谓 R 矩阵，则可以安排相应的 UBW 电路，使其作为算子与大量守恒电荷进行交换。请参阅 [ 2 – 4 ]，其中提出并分析了此过程；[ 5 – 7 ]，其中研究了此类电路以及与“可积 trotterization”相关的一系列物理现象。参考文献 [ 8 ] 特别将这些想法应用于 XXX 可积自旋 1/2 海森堡磁体的 R 矩阵，并分析了其守恒电荷，包括解析分析和量子计算硬件上的实现。我们指出了利用类似概念的其他实验 [ 9 , 10 ]。
补充信息：估计多个期望值的近似最优量子算法
本信重点关注估计纯态 | ψ ⟩ 的多个可观测量的期望值的任务。在状态准备成本为主导因素的环境中，我们主要量化 Oracle 模型中所需的资源，在该模型中我们计算对状态准备幺正及其逆的调用次数。为了为该成本模型和一般任务提供具体的动机，考虑以下示例，其中我们感兴趣的状态是 Jordan-Wigner 变换下某些二阶量子化电子结构哈密顿量的未知基态。在这种情况下，状态准备步骤预计在某些假设下是可处理的，但相对昂贵，即使使用现代方法（例如，通过应用参考文献 1、2 的基态准备算法结合最先进的哈密顿量块编码技术 [ 3、4 ]）。同时，感兴趣的可观测量可能特别简单（例如，费米子约化密度矩阵的元素）。在补充信息第 VI 部分中，我们讨论了状态准备成本不一定占主导地位的情况，以及在我们的方法背景下可能存在的权衡。令 U ψ 表示从 | 0 ⟩ 状态准备 | ψ ⟩ 的幺正态，令 { O j } 为 M 个 Hermitian 算子的集合。为了简化与现有方法的比较，我们在本节中做出额外假设，即 O j 也是幺正态，尽管可以使用基于块编码的技术放宽这一要求 [ 5 ]。与正文一样，我们的目标是尽量减少对 U ψ 和 U † ψ 的调用次数，以获得 M 个期望值 ⟨ ψ | O j | ψ ⟩ 的估计 eoj，使得
退相干作为量子信息的资源
量子信息领域发展迅速，因为它有望解决各种传统计算机无法解决的计算问题。然而，构建一台功能齐全的量子计算机是一项艰巨的任务，因为它的性能受到不可避免的退相干的影响。退相干消除了物质的量子性质，从而消除了量子计算相对于传统计算的优势。然而，对于特定的应用，一些精心设计的退相干有助于幺正量子演化，可能会大有裨益。在本文中，我讨论了两个这样的例子：量子随机游动 (QSW) 和混合量子经典退火 (HQCA)。QSW 将幺正量子游动的概念推广到额外的非幺正演化。这产生了定向游动。QSW 可以是连续时间的，也可以是离散时间的。在这项工作的第一部分，我提出了两种算法，用于在相干量子计算机上模拟特定的 QSW。第一种适用于连续时间 QSW，第二种适用于离散时间 QSW。在这项工作的第二部分，我提出了一种称为混合量子经典退火的方法来提高绝热量子计算 (AQC) 的性能，该方法应该找到某个目标汉密尔顿量的基态。HQCA 应该通过将量子比特系统耦合到工程热浴来增加最终基态概率。对单个量子比特和两个量子比特的 HQCA 性能进行了数值测试。
解决悖论：AdS/CFT 和黑洞信息丢失
本报告回顾了通过 AdS/CFT 对偶的视角理解黑洞动力学和解决黑洞信息悖论的最新进展。从黑洞蒸发和信息的考虑介绍了悖论的起源。回顾了 AdS/CFT 对偶的主要原理，其动机是弦理论中对偶的起源以及 AdS 时空中的标量动力学。应用 AdS/CFT 对偶的全息原理将非引力量子理论转化为高维引力理论，计算蒸发黑洞的霍金辐射的纠缠熵以显示是否遵循幺正佩奇曲线。最后，利用对量子极值曲面演化的最新见解来测试 AdS 2 中的黑洞辐射系统是否遵循幺正性。
通过挤压和后选择生成 Greenberger-Horne-Zeilinger 状态
许多量子态制备方法依赖于耗散量子态初始化和随后的幺正演化到所需目标状态的组合。在这里，我们展示了量子测量作为量子态制备的附加工具的实用性。从纯可分离多部分状态开始，控制序列（包括旋转、通过单轴扭曲的自旋压缩、量子测量和后选择）生成高度纠缠的多部分状态，我们将其称为投影压缩 (PS) 状态。然后，通过优化方法，我们确定了最大化 PS 状态与最大纠缠 Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 状态重叠保真度所需的参数。与仅通过单轴扭曲的幺正演化进行准备相比，该方法可显著减少 GHZ 状态的状态准备时间，从而成功实现后选择结果。
支持量子声明宣言的图论论证
1981 年 5 月，费曼在一次会议演讲中提出了“用计算机模拟物理”的想法。在那次演讲中，他提出了使用量子计算机模拟传统计算机难以模拟的量子系统的想法。他的演讲发表在 [ 1 ] 上，被认为是量子计算研究领域的一次大爆炸。从那时起，学术界和企业界都为开发有用的量子计算机付出了很多努力。尽管有许多利益相关者加入了这项任务，但这条路还远未完成。最大的问题之一是制造问题：创建和保存量子位。量子位相当于量子环境中的比特，但它们不像传统比特那么容易保存。它们必须在非常低的温度下储存以保持一致性——任何基于不相干量子位的计算都会导致错误。尽管这项任务成本高昂，但还是有少数公司能够构建出可以运行的量子计算机。受量子力学规则的限制，量子计算模型仅通过幺正运算来操纵量子比特，幺正运算是线性算子的一个子集。投影是线性算子的另一个子集，它允许读取量子比特的内容，尽管不可避免地会改变它们的状态。因此，每个量子算法都必须开发为一系列幺正算子和投影。诸如 Shor 的因式分解 [ 2 ] 和
对称随机量子电路中测量引起的拓扑纠缠跃迁
能量幺正动力学驱使量子多体系统进入高度纠缠态，其特征是子系统纠缠熵的体积定律缩放。当这种动力学被快速局部测量所拦截时，各个量子轨迹预计会坍缩为低纠缠态，其特征是子系统纠缠熵的面积定律缩放。最近发现，至少在一类模型中，这两个阶段由一个有限测量速率 1 – 3 的尺度不变的“临界点”分隔。近期，人们对这种转变及其概括的几个方面进行了研究 4 – 19 。在无限快速局部测量的极限下，系统的状态关键取决于测量基的选择。假设只测量交换的单量子比特算子，波函数就会坍缩为无纠缠的平凡积态。然而，如果选择测量一组稳定拓扑或对称保护拓扑 (SPT) 波函数的稳定算子，那么得到的状态——尽管也具有纠缠面积律标度——在拓扑上将不同于乘积状态 20 , 21 。在本文中，我们考虑这两类测量之间的竞争，以及它们与幺正动力学的竞争。这就引发了一个问题，即拓扑相的概念是否在包含幺正动力学和局部测量的随机量子电路中得到很好的定义。为了回答这个问题，我们考虑一个 (1 + 1)D 量子电路模型，它包含三个元素：(1) 稳定 Z 2 ´ Z 2 的稳定算子的测量
在 NISQ 时代高保真地实现 AKLT 状态......
AKLT 状态是各向同性量子海森堡自旋 1 模型的基态。它表现出激发间隙和指数衰减的关联函数，其边界处具有分数激发。到目前为止，一维 AKLT 模型仅在捕获离子和光子系统中进行了实验。在这项工作中，我们成功地在嘈杂的中尺度量子 (NISQ) 时代量子设备上准备了 AKLT 状态。具体来说，我们在 IBM 量子处理器上开发了一种非确定性算法，其中 AKLT 状态准备所需的非幺正算子嵌入在幺正算子中，每对辅助自旋 1/2 都有一个额外的辅助量子位。这种幺正算子实际上由由单量子位和最近邻 CX 门组成的参数化电路表示。与 Qiskit 的传统算子分解方法相比，我们的方法仅使用最近邻门即可实现更浅的电路深度，同时保持原始算子的 99.99% 以上的保真度。通过同时后选择每个辅助量子比特，使其属于自旋向上 |↑〉 的子空间，可以在量子计算机上通过从单重态加上辅助量子比特的初始平凡乘积状态演化系统地获得 AKLT 状态，然后通过对所有其他物理量子比特进行测量来记录该状态。我们展示了如何通过读出误差缓解在 IBM 量子处理器上进一步提高我们的实现的准确性。