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可扩展光子容错量子计算机的蓝图
光子学是构建室温下运行的模块化、易于联网的量子计算机的首选平台。然而，到目前为止，还没有提出具体的架构来同时利用编码成光态的量子比特和生成它们的现代工具的优势。在这里，我们提出了一种可扩展容错光子量子计算机的设计，该设计基于理论和技术的最新发展。我们架构的核心是生成和操纵由玻色子量子比特和压缩真空态组成的三维资源状态。该提案利用最先进的程序进行非确定性玻色子量子比特的生成，并结合连续变量量子计算的优势，即使用易于生成的压缩态实现克利福德门。此外，该架构基于二维集成光子芯片，用于在一个时间和两个空间维度上产生量子比特簇状态。通过减少与现有架构相比的实验挑战并实现室温量子计算，我们的设计为可扩展的制造和操作打开了大门，这可能使光子学在通往具有数百万量子比特的量子计算机的道路上超越其他平台。
具有量子扩展器代码的恒定开销量子容错
在本文中，我们研究了容错量子计算所需的空间开销的渐近缩放。我们表明，标准阈值定理中的多对数因子实际上是不需要的，并且存在一个容错结构，它使用的量子比特数仅比理想计算的量子比特数多一个常数因子。这个结果是 Gottesman 推测的，他建议用具有恒定编码率的量子纠错码代替标准阈值定理中的级联码。当时的主要挑战是找到一个合适的量子码系列以及一个即使在噪声综合征下也能工作的高效经典解码算法。效率约束在这里至关重要：请记住，量子比特本质上是有噪声的，并且在解码过程中故障会不断累积。因此，解码器的作用是在整个计算过程中控制错误的数量。
人工智能的网络弹性和容错能力...
摘要。确保人工智能系统的网络弹性和容错性的问题迫在眉睫。本文提出了基于现有欧洲标准、建议和报告确保人工智能系统网络弹性和容错性的方法。总的来说，使用这些方法和建议将有可能确保人工智能系统的复杂网络弹性和容错性，即数据库（知识库）、整个系统本身的功能。所考虑的方法基于确保数据中心或云作为部署和实施人工智能系统的平台的网络弹性和容错性的方面。使用提出的解决方案将增加人工智能系统的信任度，并允许它们在许多行业中得到更深入的实施。
容错量子计算方面
我要感谢我的学术导师 John Preskill 的深刻指导。他为这篇论文中的许多想法埋下了种子。我感谢 Oskar Painter 和他的团队成员，特别是 Eunjong Kim 和 Xueyue “Sherry” Zhang，感谢他们进行了许多有趣的讨论，并提出了他们对量子信息的不同看法。我感谢 Fernando Brandão 和 Xie Chen 与 John 和 Oskar 一起担任我的论文答辩委员会成员。我从加州理工学院的许多研究人员、访问过加州理工学院的人以及我在其他地方遇到的人那里受益匪浅，这里就不一一列举了，我对他们每个人都心存感激。我想特别提到一些我曾多次交谈过的人：Victor Albert、Michael Beverland、Thom Bohdanowicz、Aaron Chew、Richard Kueng，尤其是 Aleksander Kubica。我非常感谢 ARO-LPS (W911NF-18-1-0103) 和 NSF (PHY-1733907) 的资助。我使用“vZome”软件 (https://vzome.com/home/) 创建了第 4 章中的几个图形。最后，我要感谢我的家人和朋友一直以来的支持。
新型高功能容错 ALU
小型化、成本、功能性、复杂性和功耗是电路设计中需要注意的重要且必要的设计特性。小型化和功耗之间存在权衡。智能技术一直在寻找新的范例来继续改善功耗。可逆逻辑是部署以避免功耗的智能计算之一。研究人员提出了许多基于可逆逻辑的算术和逻辑单元 (ALU)。然而，容错 ALU 领域的研究仍在进行中。本文的目的是通过使用奇偶校验保留逻辑门来弥补容错领域新研究人员的知识空白，而不是通过各种来源搜索大量数据。本文还介绍了一种基于高功能的新型容错算术和逻辑单元架构。以表格形式显示了优化方面的比较，结果表明，所提出的 ALU 架构在可逆逻辑综合的所有方面都是最佳平衡。所提出的 ALU 架构采用 Verilog HDL 进行编码，并使用 Xilinx ISE design suite 14.2 工具进行仿真。所提出的架构中使用的所有门的量子成本均使用 RCViewer + 工具进行验证。
第 14 讲：容错量子计算
我们已经看到，当使用 Steane 码对量子比特进行编码时，我们可以横向执行 H 、 S 和 CNOT 门（因此具有容错性）。这些门一起生成 Cliffird 群，而 Gottesman-Knill 定理（我们在第 5 讲中遇到过）告诉我们，Cliffird 群电路可以在经典计算机上有效地模拟。
González, Oscar；Shrikumar, H.；Stankovic, John A.；以及 Ramamritham, Krithi，“动态硬实时调度下的自适应容错和优雅降级”（1997 年）。计算机科学系教师出版物系列。188。取自 https://scholarworks.umass.edu/cs_faculty_pubs/188
静态冗余分配不适用于在可变和动态环境中运行的硬实时系统（例如雷达跟踪、航空电子设备）。自适应容错 (AFT) 可以在时间和资源约束下确保关键模块具有足够的可靠性，方法是将尽可能多的冗余分配给不太重要的模块，从而优雅地减少它们的资源需求。在本文中，我们提出了一种支持实时系统中自适应容错的机制。通过为动态到达的计算选择合适的冗余策略来实现自适应，以确保所需的可靠性并最大限度地发挥容错潜力，同时确保满足最后期限。使用模拟 AWACS 预警机中雷达跟踪软件的实际工作负载来评估所提出的方法。结果表明，在满足时间约束的任务方面，我们的技术优于静态容错策略。此外，我们表明，这种以时间为中心的性能指标的增益不会将执行任务的容错性降低到预定义的最低水平以下。总体而言，评估表明，所提出的想法产生了一个在容错维度上动态提供 QOS 保证的系统。
实时系统中的可靠性和容错问题
随着计算机在应用领域的应用日益广泛，例如过程工业中危险化工厂和核反应堆的控制、国防中的战斗管理和武器运载、医疗保健中的重症监护和诊断系统以及空中和高速地面交通的控制系统，实时计算机控制系统中容错和可靠性问题的重要性很容易得到重视。在这些系统中使用计算机进行故障检测和诊断以及系统重新配置，有可能大大提高实时系统的运行效率。计算机系统是监控和控制设备的主要组成部分，其故障可能导致灾难性的后果，因此，只有在充分证明其所需的可靠性水平后才能安装此类系统。
具有作动障碍的飞机的最佳容错飞行控制
知识和批判性评论。为了纪念我的父亲；我仍然记得你无限的支持和鼓励。你是我的父亲、朋友，也是我这一生的伟大榜样。我也想向我的母亲表达我最诚挚的谢意，感谢她的爱、关怀、善良和慷慨。“谢谢”这个词对于你为我创造的美好事物来说太微不足道了。我感谢我的妻子 Hana，她一直是我最好的朋友和伴侣。感谢她的牺牲
