摘要:我们提出了创建远程静止量子比特的多体格林伯格-霍恩-泽林格 (GHZ) 态和 W 态的有效协议。系统的非均匀性和/或非理想单光子散射通常会限制纠缠创建的性能,并导致实际量子信息处理中保真度和效率的下降。通过使用线性光学元件,由系统非均匀性和非理想光子散射引起的误差可以转化为协议中的预示损失。因此,生成的多体纠缠态的保真度保持不变,只有效率降低。远程静止量子比特的 GHZ 态以并行方式创建,其生成效率显着提高。在创建 N 个远程静止量子比特的 W 态的协议中,输入单光子以叠加态准备并并行发送到 N 条路径。我们利用双空间模式干涉消除了“哪条路径”单光子散射的“知识”,使得创建 N 量子比特 W 态的效率与静止量子比特的数量无关,而不是呈指数下降。
星期五,一小群士兵和平民聚集在 The Commons,期待着一场内容丰富的午餐和学习会议来纪念妇女历史月,但他们收到了鼓舞人心的信息,即在逆境中要有决心和坚韧不拔。“我再怎么强调年轻女性一代勤奋工作和专业精神的重要性都不为过,”第 13 航空团第 1 营的参谋军士卡里·布伦纳说道。“有时候你会感到孤独,甚至彻底灰心丧气。但请记住,我们都必须坚持下去,找到一路上支持我们的人。他们不一定是特定的种族或性别。他们来自什么背景都没关系,只要你知道他们会鼓励你、激励你建立令人兴奋和令人惊叹的职业生涯。”布伦纳在午餐会上致辞时发表了这番言论。她的成功故事是众多支持妇女历史月“编织女性生活故事”2015 年主题的分享故事之一。“我父亲在我 17 岁时就签署了允许我参军的文件,”布伦纳说。“我的成长经历很艰难,总是遇到麻烦。我不知道哪条路是最好的,我迫切希望让我的父母感到骄傲,并向他们证明我有一天会成功。我当时的胜算很小,我的全家人几乎都在打赌我 23 岁之前会入狱还是死亡。”布伦纳
将 DIP 开关 (123) 设置为所需的灵敏度,将锁存继电器 (5) 设置为开或关,将继电器 (6) 设置为正常(故障安全)或反向功能。当电源连接到 A1 和 A2 时,并且没有差动电流通过传感线圈,表示差动和继电器开启(正常功能)的绿色 LED 将亮起。当检测到超过设定限值的差动电流时,其中一个红色差动 LED 将亮起,显示泄漏到地面的电缆的极性。(对于超过 15 A 的泄漏电流,两个红色差动 LED 都将亮起,表示 DDCB 已饱和并且无法检测到哪条电缆在泄漏)。当检测到高电流时,OFF 延迟开始消逝,由绿色 LED 指示,并且继电器将在设定时间到期后释放。如果选择了锁存功能,继电器将保持断电状态(正常功能),并且红色锁存 LED 将亮起,直到激活重置按钮。如果锁存功能未激活且差动电流低于设定水平,则绿色差动 LED 将亮起,并且 ON 延迟开始消逝,由绿色 LED 指示。当设定时间到期时,继电器将吸合(正常功能)。
量子力学阐明了微观领域中常见的许多惊人特征。双缝实验最能说明这些惊人特征。该实验涉及将粒子(例如电子)逐个发射到有 A 和 B 两个狭缝的板上。粒子一个接一个地到达,因此单个随机撞击会被记录在板外的检测屏幕上。然而,大量撞击在检测屏幕上的集体结果显示出交替出现的暗带和亮带的干涉图案。这种集体图案是粒子表现为来自两个狭缝的入射波的特征。同时,干涉图案是由一系列独立且独立的单个撞击形成的。一旦将探测器放置在狭缝 A 和 B 处以确定每个粒子通过的狭缝,干涉图案就不复存在了。这一奇怪特征似乎与直觉相反,在没有探测器的情况下,每个粒子会通过两个狭缝,而有探测器时,每个粒子只会通过一个狭缝 [ 3 , 4 ]。因此,似乎不可能同时观察到干涉并确定粒子通过了哪条狭缝。对此类现象以及许多其他现象的正式解释始于 1925 年,当时维尔纳·海森堡 (Werner Heisenberg) 开发了矩阵力学,几个月后,埃尔温·薛定谔 (Erwin Schrödinger) 开发了波动力学。矩阵力学和波动力学在数学上是等价的,尽管后者的数学形式为当时的物理学家所熟悉。矩阵力学将状态
埃克塞特学院牛津暑期课程 量子计算机科学:导论 课程简介 这是一本量子计算机科学的入门书,主要面向计算机科学家、物理学家、电气工程师和数学家。它将介绍大量的思想,重点是熟悉主要概念,以及一些术语和方法的一般知识。数学方法将以“需要知道”的方式以实用的方式使用。目的是为任何希望最终加入研究工作或加入工程和商业劳动力队伍并具有丰富背景的人提供基础,以方便他们进入该学科。主要参考文本是 David Mermin 的《量子计算机科学:导论》。John Preskill 的讲义也可能有用。 教学大纲概述 1. 经典比特和经典信息 数据压缩的概念;香农信息和无噪声编码定理。 2. 经典计算机科学 图灵机和通用性、冯·诺依曼架构、逻辑门、复杂性类、停机问题。 3. 数学背景:线性代数、复数向量、特征值、厄米矩阵和幺正矩阵、交换子、泡利矩阵、狄拉克符号 4. 基本量子观察:叠加、纠缠、测量、双路径量子干涉实验、杨氏狭缝、哪条路径信息、简单测量理论(投影)、薛定谔方程 5. 量子比特、量子态、门和测量、双态量子系统、单量子比特和双量子比特逻辑门、阿达玛变换、克利福德门、Gottesman-Knill 定理、通用门集。
OpenAI 首席执行官 Sam Altman 最近在《华盛顿邮报》发表专栏文章,提出了一个简单但引人注目的问题:“谁将控制人工智能的未来?” Altman 将选择框定在两种未来之间:“是美国及其盟国推动全球人工智能,传播技术优势并开放使用权,还是独裁统治,不认同我们价值观的国家或运动将利用人工智能巩固和扩大其权力?没有第三种选择——现在是时候决定走哪条路了。”1 Altman 的二元框架隐含着这样的观点:硅谷和像他自己的公司这样的公司是我们的民主堡垒,抵御中国占主导地位的技术独裁未来。像这样的国家安全和外交政策论点在人工智能和技术政策对话中变得越来越常见。论点的基本轮廓是这样的:美国需要——也应该依靠——其领先的公司来保持人工智能创新优势并在人工智能领域确立主导地位,以赢得与中国的全球竞争。任何可能限制这些领先公司的措施(即监管、反垄断执法或政府在该领域的其他行动——除了美国产业最终可以商业化的大规模公共研发投资)都会导致美国输给中国。在本文中,我们认为有一种更好的方法可以确保人工智能促进美国的国家安全:公共人工智能。公共人工智能包含两层含义:人工智能技术堆栈中由公共提供、拥有和运营的层,如云基础设施、数据和模型开发;以及对私人人工智能行业进行公用事业式的监管,以促进竞争并防止滥用权力。在此过程中,我们表明,依赖不受监管的人工智能国家冠军2——不受约束的硅谷——会给国家安全带来相当大的风险。
量子现象表现出“波粒二象性”——也就是说,量子系统在未被观察到的情况下会以波的形式演化(即,波穿过两个狭缝并随后与自身发生干涉)——但是当按照客观(经典)现实进行测量时,波函数就会崩溃,它确实具有客观现实(即,作为一个光子,或者如果你喜欢的话,它是一个穿过两个狭缝之一的小“球”)。因此,我们对量子系统的数学描述应该足以允许这两种可能性——它既应该能够确定(概率)测量结果,又应该完全捕捉随后的波传播(如果没有进行测量)。特别是,根据假设 1,系统完全由其状态向量描述,因此双缝处的量子态必须完全捕捉有关波粒二象性的一切。对于两级量子系统(量子比特),我们可以定性地认识到,计算基向量的复叠加具有所需的成分。计算基向量(| 0 ⟩ 和 | 1 ⟩)表示测量时可能出现的二元状态(即光子通过了哪条狭缝)——其复系数不仅能够计算出每种状态的概率,而且也足以确定后续的波传播(即屏幕右侧)(如果没有进行测量)(这就是它们必须是复数的原因)。这也提供了一种思考计算基的好方法,即在某种意义上用客观现实来表示“经典”事件,而对其的测量只是通过波函数坍缩来获得和确定这种经典现实。也就是说,量子测量只是用电压表、电流表、信号分析仪或其他仪器进行的常规测量。我们引入一般测量假设是为了完整性,但在第二部分 CST 量子计算课程中,我们几乎总是使用具有这种有形物理解释的计算基础测量。
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当您阅读本期杂志时,我希望您能花一些时间阅读大学校友 Mary Quade (AB'93) 的随笔“最长的路线”(第 42 页)。Quade 对 20 号公路的沉思让我开始思考旅行和目的地,以及在到达某个地方的巨大升力之后可能伴随的小小跌宕起伏——旅程的终点。20 号公路从 A 点到 B 点的速度比以前慢了;或者更确切地说,其他方式,比如州际公路,速度变快了。Quade 写了 20 号公路如何在黄石国家公园的一段失去了它的身份,变成了一条没有编号的公园道路,人们强迫甚至庆祝你慢慢来(见第 2 页)。我没有去过黄石,但在密歇根州北部,我喜欢皮尔斯斯托克风景道。去年秋天,我和丈夫第一次向国家公园管理局交了 25 美元,以不超过 20 英里每小时的速度行驶 7.4 英里的路程,蜿蜒穿过树林,朝着令人难忘的格伦湖和湖对面的密歇根湖的景色驶去——用当地人的说法,就是大湖。事实也确实如此。“这还是同一个湖!”每次我们从芝加哥出发,行驶 5 个多小时,却始终没有远离我们每天都会看到的同一个水域,我们都会忍不住假装惊奇地惊呼。来自东海岸(指海洋)的朋友有时需要一点时间来感受一下,一个湖泊可以有多么广阔——我敢说是多么伟大。一切都是相对的。每小时 20 英里也是相对的。有些司机只是把限速当作一个建议,为了欣赏风景而把车速开到 30 英里。其他人则将其视为另一种建议,以每小时 10 或 15 英里的速度享受旅程,并在需要时靠边让路给观景者。也许您打开这本杂志时心中已经有了目的地,或者也许您喜欢沿途欣赏风景。无论您选择哪条路,我们都希望听到您关注的内容,请发送电子邮件至 uchicago-magazine@uchicago.edu。◆
心智、大脑和行为研究 布朗大学为对心智、大脑和行为研究感兴趣的学生提供了多种研究方向。这些方向不应被视为反映不同的研究领域,而应被视为连续变化,不同方向对心智、大脑、行为或语言的重视程度或多或少。因此,不同方向的课程可能会有相当大的重叠,学生可以通过几种不同的途径来满足他们的学术兴趣和目标。学生应该与不同的方向顾问讨论他们的兴趣,以确定哪条路线最合适。认知科学方向最重视人类心智,主要侧重于使用科学的实验方法和计算建模来理解感知、行动、言语、记忆、思考和语言等心理能力。选择这一方向的学生通常对心智哲学或人工智能有辅助兴趣,并将为从事科学、计算机领域、健康专业、法律和教育事业做好充分准备。心理学专业最重视从多个不同的分析层面理解人类和动物的行为,包括生物和神经、进化、认知、发展和社会。选择该专业的学生通常对临床和心理健康问题感兴趣,并将为医学、法律、教育、工商管理以及临床和实验心理学领域的职业发展做好充分准备。认知神经科学专业最重视思维和大脑的交集,主要侧重于理解认知功能如何从大脑功能中产生,使用的方法包括对脑损伤患者的实验研究、功能性大脑成像和计算建模。根据定义,该专业是一个综合研究领域,大量借鉴了多个参与部门的课程。行为决策科学专业最重视人类、机构和国家的决策。它解决了关于理性的规范性问题,例如什么构成了最佳判断和决策;以及规范性问题,例如如何改进决策过程以使实际决策更接近最佳决策。学习行为决策科学的学生对各种更传统的学科感兴趣,包括心理学、认知科学、经济学、哲学、计算机科学和神经科学。他们将为众多领域的工作做好充分准备,包括企业管理、技术和政府工作。神经科学专业最重视大脑,主要关注神经生物学的主题,如解剖学、生理学、生物化学、分子生物学和神经发育。选择该专业的学生除了生物学外,还将学习化学、物理和数学课程,为攻读生物学和神经生物学研究生课程以及医学院做好充分准备。