用于模拟热平衡量子多体系统的可扩展量子算法对于预测有限温度下量子物质的性质非常重要。在这里,我们描述并测试了最小纠缠典型热态 (METTS) 算法的量子计算版本,我们采用自适应变分方法来执行所需的量子虚时间演化。我们将该算法命名为 AVQMETTS,它动态生成紧凑且针对特定问题的量子电路,适用于嘈杂的中尺度量子 (NISQ) 硬件。我们在状态向量模拟器上对 AVQMETTS 进行基准测试,并对一维和二维中的可积和不可积量子自旋模型进行热能计算,并展示了电路复杂性的近似线性系统尺寸缩放。我们进一步绘制了二维横向场 Ising 模型的有限温度相变线。最后,我们使用现象学噪声模型研究噪声对 AVQMETTS 计算的影响。
定义了用于量子编码的新信息泄漏的新度量。对手可以访问编码某些经典数据的量子系统状态的单个副本,并有兴趣正确猜测数据的一般随机或确定性功能(例如,量子机学习中数据的特定功能或数据的特定功能或属性)是安全分析师未知的。所得的信息泄漏的量度(称为最大量子泄漏)是在观察量子状态测量时正确猜出经典数据的任何功能的概率的多重增加。最大量子泄漏显示可满足后处理不等式(即应用量子通道可降低信息泄漏)和独立性(即,如果量子状态独立于经典数据,则泄漏为零),这是隐私和安全分析所需的基本特性。它还范围范围可访问信息。建立了全局和局部去极化噪声模型对最大量子泄漏的影响。
抽象拓扑校正代码,尤其是表面代码,目前为大规模容忍量子计算提供了最可行的路线图。因此,在实验性现实且具有挑战性的综合征测量值的背景下,在无需任何最终读取物理量子的情况下,获得了这些代码的快速,灵活解码算法至关重要。在这项工作中,我们表明,解码此类代码的问题自然可以作为解码剂与代码环境之间重复相互作用的过程进行重新重新校正,可以将强化学习的机械应用于该过程,以获取解码剂。原则上,该框架可以通过对环境建模电路噪声进行实例化,但我们通过使用DEEPQ学习来朝着该目标迈出第一步,以获取各种简化的现象学噪声模型的解码剂,这些模型会产生故障综合征测量值,而不包括在完整电路噪声模型中出现的错误的传播。
量子算法的实现和实用性在很大程度上取决于量子处理器内操作的质量。因此,在量子计算模拟平台中包含真实的错误模型对于测试这些算法至关重要。现有的经典量子信息处理设备模拟技术在可扩展性(可以模拟的量子比特数)和准确性(模拟与目标错误模型的接近程度)之间表现出权衡。在本文中,我们介绍了一种新的模拟方法,该方法依赖于在纯态模拟环境中通过单元和测量通道的随机和来近似密度矩阵演化。与已知的最佳随机方法相比,该模型在准确性方面至少提高了一个数量级,同时允许模拟比精确密度矩阵模拟更多的量子比特。此外,我们使用这种方法逼真地模拟了 Grover 算法和表面代码 17,使用门集层析成像表征量子操作作为噪声模型。
摘要我们最近的工作(Ayral等人。在IEEE计算机协会的会议记录中,ISVLSI,第138–140页,2020年。 Qubits和较浅的深度。这适应量子处理器的量子数量有限和短相干时间。本文研究了QDC过程的成功概率,研究了不同噪声源的影响 - 阅读错误,门错误和反应性。我们在ATOS量子学习机上执行详细的噪声建模,使我们能够理解权衡折衷方案,并提出有关哪些硬件噪声源的建议优先优化。我们还详细描述了我们用于在IBM的约翰内斯堡处理器上重现实验运行的噪声模型。本文还包括QDC程序中使用的方程式的详细推导,以从其片段的输出分布计算原始量子电路的输出分布。最后,我们通过张量 - 网络考虑分析了QDC方法的QDC方法的计算复杂性,并使用张量 - 网络模拟方法详细介绍了QDC方法的关系。
我们使用Lipkin-Meshkov-Glick(LMG)模型和Valence空间核壳模型来检查核结构理论中变异量子量化的可能性能。LMG模型在其中一个阶段的均值级别上表现出相变和自发对称性的破坏,这些阶段表征了中等质量和重核中集体动力学的特征。我们表明,通过适当的修改,Adapt-VQE算法是一种特别灵活和准确的变化方法,并没有受到这些并发症的困扰。我们最多处理12个颗粒,并表明与量子数的数量线性接近地面能量所需的量子操作数量。将算法应用于SD和PF壳中具有逼真的相互作用的核心模型时,我们发现了类似的缩放尺度。尽管这些模拟中的大多数没有噪声,但我们使用Real IBM硬件的噪声模型表明,对于具有四个颗粒的LMG模型,弱噪声对算法的效率没有影响。
在这项研究中,提出了确定性的远程准备方案,用于通过Borras等人提出的国家制备的七个Qubit纠缠的通道来制备任意两Q Qubited状态。(2007)。任何量子通信协议的实施本质上容易受到量子噪声的影响,这对量子通信系统的可靠性和安全性提出了挑战。引入噪声会导致从纯量子状态到混合量子状态的过渡。本文研究了六个不同的噪声模型,包括位叉噪声,相叉噪声,位叉噪声,振幅阻尼,相阻尼和去极化噪声,并分析其对纠缠通道的影响。评估了引入噪声引起的密度矩阵的变化。还分析了原始和远程量子状态之间的保真度,并在视觉上表示。此外,还进行了彻底的安全分析,以证明协议对内部和外部攻击的鲁棒性。
量子计算得到了广泛的关注,特别是在噪声中型量子(NISQ)时代到来之后。量子处理器和云服务在全球范围内日益普及。遗憾的是,现有量子处理器上的程序通常是串行执行的,这对处理器来说工作量可能很大。通常,由于排队时间长,人们需要等待数小时甚至更长时间才能在公共量子云上获得单个量子程序的结果。事实上,随着规模的增长,串行执行模式的量子比特利用率将进一步降低,造成量子资源的浪费。本文首次提出并引入了量子程序调度问题(QPSP),以提高量子资源的利用效率。具体而言,提出了一种涉及电路宽度、测量次数和量子程序提交时间的量子程序调度方法,以减少执行延迟。我们对模拟的 Qiskit 噪声模型以及 Xiaohong(来自 QuantumCTek)超导量子处理器进行了广泛的实验。数值结果表明了 QPU 时间和周转时间的有效性。
摘要 — 指令调度是量子计算中一个关键的编译器优化,就像它对于经典计算一样。当前的调度程序通过允许同时执行指令来优化数据并行性,只要它们的量子位不重叠。然而,在许多量子硬件平台上,重叠量子位上的指令可以通过全局交互同时执行。例如,虽然传统量子电路中的扇出从逻辑层面来看只能按顺序实现,但物理层面的全局交互允许一步实现扇出。我们利用这种同时扇出原语来优化 NISQ(嘈杂中型量子)工作负载的电路合成。此外,我们引入了基于扇出的新型量子存储器架构。我们的工作还解决了扇出原语的硬件实现问题。我们对捕获离子量子计算机进行了真实的模拟。我们还展示了使用超导量子位扇出的实验概念验证。我们在实际噪声模型下对 NISQ 应用电路和量子存储器架构进行了深度(运行时)和保真度估计。我们的模拟结果表明,结果令人满意,运行时具有渐近优势,错误率降低了 7-24%。
在这项工作中,我们为2D代码开发了一个通用张量网络解码器。具体而言,我们构成了一个解码器,该解码器近似于2D稳定器和子系统代码,但受Pauli噪声的影响。对于由N量表组成的代码,我们的解码器的运行时间为O(n log n +Nχ3),其中χ是近似参数。我们通过在三种噪声模型下研究四类代码,即规则的表面代码,不规则的表面代码,子系统表面代码和颜色代码,在钻头滑唇,相移,相动式噪声下,通过研究四类代码来证明该解码器的功能。我们表明,我们的解码器所产生的阈值是最新的,并且在数值上与最佳阈值一致,这表明在所有这些情况下,张量网络解码器很好地近似于最佳解码。对我们解码器的小说是任意2D张量网络的有效有效的近似收缩方案,这可能具有独立的关注。我们还发布了该算法的实现,作为独立的朱莉娅软件包:sweepContractor.jl [1]。