摘要 要检验量子理论是否适用于所有物理系统和所有尺度,需要考虑量子探针与另一个不必完全遵循量子理论的系统相互作用的情况。重要的例子包括量子质量探测引力场的情况,而引力场尚不存在独特的量子引力理论,或者量子场(如光)与宏观系统(如生物分子)相互作用,而宏观系统可能遵循也可能不遵循幺正量子理论。在这种情况下,最近提出了一类实验,通过检测系统是否能够纠缠两个量子探针,可以间接测试不需要遵循量子理论的物理系统(引力场)的非经典性。在这里,我们说明了该论证的一些微妙之处,与相互作用局部性和非经典性的作用有关,并使用具有四个量子比特的核磁共振量子计算平台进行原理验证实验,说明这些提议的逻辑。
我们利用局部性的见解来约束一类广泛的隐形传态协议。在我们考虑的“标准”隐形传态协议中,所有结果相关的幺正态都是以测量结果的线性函数为条件的泡利算子。我们发现所有这类协议都涉及准备一个“资源状态”,该状态表现出对称保护拓扑 (SPT) 序,具有阿贝尔保护对称 G k = ( Z 2 × Z 2 ) k 。通过测量本体中相应的 2 k 个弦序参数并应用结果相关的泡利算子,将 k 个逻辑状态在链的边缘之间隐形传态。因此,这一类非平凡的 SPT 状态对于 k 个量子比特的标准隐形传态既是必要的,也是充分的。我们用几个例子说明了这个结果,包括簇状态、其变体和非稳定器超图状态。
寻找量子多体系统的基态是量子物理学中的一个基本问题。在本文中,我们给出了一种经典的机器学习 (ML) 算法,用于预测具有编码几何局部性的归纳偏差的基态性质。所提出的 ML 模型在仅从同一物质量子相中的其他汉密尔顿量的 O (log) n ÞÞ 数据中学习后,便可以有效地预测 n 量子比特间隙局部汉密尔顿量的基态性质。这大大改进了以前需要 O (nc Þ 数据才能获得较大常数 c 的结果。此外,所提出的 ML 模型的训练和预测时间随着量子比特数 n 的增加而增加。在具有多达 45 个量子比特的物理系统上进行的数值实验证实了使用小型训练数据集预测基态性质的有利扩展。
摘要。检测重力介导的纠缠可以提供证据表明重力场服从量子力学。我们使用光子平台报告了现象模拟的结果。模拟测试通过使用该变量介导纠缠并产生理论和实验性见解的量子性质的想法,从而阐明了将来的重力实验所需的操作工具。我们采用三种方法来测试纠缠的存在:贝尔测试,纠缠证人和量子状态层析成像。我们还模拟了通过重力崩溃模型预测的替代方案,或者是由于实验设置中的不完美,并使用量子状态断层扫描来证明缺乏纠缠。模拟加强了两个主要的课程:(1)必须先对哪些路径信息进行编码,然后从重力场中连贯擦除,并且(2)执行铃铛测试导致更强的结论,以证明重力介导的非局部性的存在。
摘要对于某些受限制的计算任务,量子力学在任何可能的经典实现方面都提供了可证明的优势。使用了基于测量的量子计算(MBQC)的框架证明了其中几个结果,其中非局部性和更常见的上下文性已被确定为某些量子计算的必要资源。在这里,我们通过在允许的操作和可访问量子的数量上完善其资源需求,从而更详细地考虑MBQC的计算能力。更确切地说,我们确定可以在非自适应MBQC中计算哪些布尔函数,其本地操作包含在Clifford层次结构中的有限级别内。此外,对于限制于某些子理论(例如稳定器MBQC)的非自适应MBQC,我们计算计算给定布尔函数所需的量子数量最少。我们的结果指出了资源的层次结构,这些层次结构更敏锐地描述了MBQC的力量,而不是上下文性与非上下文性的二进制。
如果一组正交乘积态在每个二分图中都是局部不可约的,则它具有强非局部性,这表明在没有纠缠的情况下具有强量子非局域性现象 [ Phys.Rev.Lett.122 , 040403 (2019) ]。尽管这种现象已经在任何三、四和五部分系统中得到证实,但在多部分系统中是否存在强非局部正交乘积集仍然未知。在本文中,通过使用 N 维超立方体的一般分解,我们给出了 N 部分系统中所有奇数 N ≥ 3 的强非局部正交乘积集。基于此分解,我们给出了奇数 N ≥ 3 的 N -partite 系统中不可扩展乘积基的显式构造。此外,我们将结果应用于量子秘密共享、不可完备乘积基和 PPT 纠缠态。
1. 简介 量子信息论 (QIT) 是经典信息论的量子扩展。它为量子计算、量子通信、量子计量等领域发现了新的强大的信息资源。尽管量子信息技术的应用领域很广,但我们对 QIT 的理解远远落后于完全发展的自然量子理论,即量子场论 (QFT)。QFT 已在从粒子核物理到原子、光学和凝聚态物理、从夸克和核子到黑洞和早期宇宙等所有物理科学领域证明了其有效性和价值。到目前为止,量子信息论主要是在非相对论量子力学的背景下发展起来的,而非相对论量子力学只是成熟 QFT 的一小部分。当需要考虑局部性、因果关系和时空协方差等基本相对论效应时,它显然是不够的。认识到这些相对论效应的重要性,并寻求理解它们在量子信息中发挥的重要作用,开创了相对论量子信息(RQI)这一新兴领域[2]。
摘要。检测重力介导的纠缠可以提供证据表明重力场服从量子力学。我们使用光子平台报告了现象模拟的结果。模拟测试通过使用该变量介导纠缠并产生理论和实验性见解的量子性质的想法,从而阐明了将来的重力实验所需的操作工具。我们采用三种方法来测试纠缠的存在:贝尔测试,纠缠证人和量子状态层析成像。我们还模拟了通过重力崩溃模型预测的替代方案,或者是由于实验设置中的不完美,并使用量子状态断层扫描来证明缺乏纠缠。模拟加强了两个主要的课程:(1)必须先对哪些路径信息进行编码,然后从重力场中连贯擦除,并且(2)执行铃铛测试导致更强的结论,以证明重力介导的非局部性的存在。
容错量子计算需要经典硬件来执行纠错所需的解码。并查集解码器是最佳候选解码器之一。它具有非常有机的特性,涉及通过最近邻步骤增长和合并数据结构;这自然表明它有可能使用带有最近邻链接的简单处理器格来实现。这样,计算负载可以以近乎理想的并行性进行分配。在这里,我们首次证明了这种严格(而非部分)局部性是实用的,最坏情况运行时间为 O(d3),平均运行时间在表面代码距离 d 上是亚二次的。我们采用了一种新颖的奇偶校验计算方案,可以简化以前提出的架构,并且我们的方法针对电路级噪声进行了优化。我们将我们的局部实现与通过长距离链接增强的实现进行了比较;虽然后者当然更快,但我们注意到本地异步逻辑可能会消除差异。
modulei:VLSI(10小时)VLSI设计概述的概述:历史透视,VLSI设计方法的概述,VLSI设计流,VLSI设计流,设计层次结构,规则性,模块化和局部性概念,局部性,VLSI设计样式,设计质量,包装技术,包装技术,CAD技术。MOS晶体管理论:金属氧化物半导体(MOS)结构的简介,长通道I-V特征,C-V特性,非线性I-V效应,直流传递特性。moduleii:ASIC(10小时)ASIC设计流:ASIC和SOC概论,ASIC流程概述,功能验证,RTL-GATE水平合成,合成优化技术,前时间验证,静态定时验证,静态定时分析,地板计划,平面图,放置和路线,提取,提取,外布置后,布局后验证,验证,验证。CMOS流程技术:制造过程流程 - 基本步骤,CMOS N-WELL过程,布局设计规则,贴纸图,全custom面膜布局设计。模块:MOS及其类型(10小时)MOS逆变器(静态特征):电阻载荷逆变器,N型16 MOSFET负载的逆变器,CMOS逆变器。MOS逆变器(开关特性和互连效应):延迟时间定义,延迟时间的计算,逻辑努力,具有延迟限制的逆变器设计,互连寄生虫的估计,互连延迟的计算,总线与网络连接(NOC)(NOC),CMOS INVERTERS CMOS INVERTERS的开关电源耗散。模块:CMOS(10小时)组合CMOS逻辑电路:MOS逻辑电路NMOS负载,CMOS逻辑电路,复杂的逻辑回路,CMOS传输门(PASS门),比率,比率,比率,动态和通过透视逻辑。顺序MOS逻辑电路:双稳定元素,SR闩锁电路,时钟闩锁和触发器电路的行为,CMOS D-LATCH和EDGE触发的触发器。正时路径,设置时间并保持时间静态,设置的示例并保持时间静态,设置和保持Slack,时钟偏斜和抖动,时钟,重置和电源分布。内存设计,SRAM,DRAM结构和实现。