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比特币加密算法的探索和讨论
摘要：随着互联网的普及，比特币在今天发挥了越来越重要的作用，与物理货币相比，它具有无与伦比的优势，因为它具有高安全性和隐私保护的质量。比特币加密算法的开发令人着迷，因此本文回顾了一些主要的加密算法。比特币加密中使用的最重要功能之一是哈希函数，安全的哈希算法-256（SHA-256）和种族完整性原始性原始性评估消息摘要（RIPEMD-160）是基于它的，复杂的过程可确保可靠性。另一种加密算法本文将说明的是椭圆曲线数字签名算法（ECDSA），这是典型的不对称加密。该过程主要包括三个部分，这些部分将在本文中详细说明。这些算法在日常生活的许多领域都广泛实施，但它们并非没有缺点。为了解决这些问题，科学家进行了广泛的优化工作，从而创造了更安全，更先进的技术，以满足更大的需求。因此，本文提供了对比特币加密算法的详细回顾。
对比特币算法交易的机器学习模型的全面分析
摘要 - 这项研究评估了41个机器学习模型的性能，包括21个分类器和20个回归器，以预测算法交易的比特币价格。通过在各种市场条件下检查这些模型，我们强调了它们的准确性，鲁棒性和对挥发性加密市场的适应性。我们的全面分析揭示了每个模型的优势和局限性，为制定有效的交易策略提供了关键的见解。我们使用机器学习指标（例如，平均绝对误差，根平方错误）和交易指标（例如，损益百分比，Sharpe比率）来评估模型性能。我们的评估包括对历史数据进行回测，对最新看不见的数据的前瞻性测试以及现实世界的交易方案，以确保我们的模型的鲁棒性和实际适用性。关键发现表明，某些模型，例如随机森林和随机梯度下降，在利润和风险管理方面都优于其他模型。这些见解为旨在利用机器学习进行加密货币交易的贸易商和研究人员提供了宝贵的指导。
具有超导量子比特的量子引擎
Optics Express 29, 14151 (2021)。Nature Communications 11, 1183 (2020)。Physical review letters 119, 180505 (2017)。New Journal of Physics 18, 103036 (2016)。
通过单量子比特解缠学习量子相位
识别物质的相位具有相当大的挑战性，特别是在量子理论领域，因为基态的复杂性似乎随着系统规模的增大而呈指数增长。量子多体系统表现出一系列跨越不同相位的复杂纠缠结构。尽管已经有大量研究探索了量子相变和量子纠缠之间的关系，但在它们之间建立直接、实用的联系仍然是一个关键挑战。在这项工作中，我们提出了一种新颖、高效的量子相变分类器，利用强化学习优化的变分量子电路进行解纠缠。我们证明了该方法对横向场伊辛模型 (TFIM) 和 XXZ 模型中量子相变的有效性。此外，我们观察到该算法能够学习与 TFIM 中的纠缠结构有关的 Kramers-Wannier 对偶。我们的方法不仅可以根据解缠结电路的性能识别相变，而且还具有出色的可扩展性，有助于将其应用于更大、更复杂的量子系统。这项研究揭示了通过量子多体系统中固有的纠缠结构来表征量子相。
使用费米子到量子比特编码的线性光学量子电路模拟
量子模拟模仿一个量子系统与另一个人工组织的量子系统（即量子模拟器）的演化[1]。具有量子比特的数字量子模拟器可以对由各种粒子（如自旋、费米子和玻色子）组成的任意量子系统进行精确或近似编码，具体取决于粒子的性质。量子比特可以通过多种物理系统实现，如捕获离子[2,3]、核磁共振（NMR）[4,5]、超导电路[6,7]、量子点[8]和光子[9]。因此，无论模拟器的物理性质如何，我们都可以使用适当的量子比特编码协议用数字量子模拟器模拟任何量子系统。在各种多粒子量子系统中，玻色子系统被认为从数字量子模拟中受益匪浅。 Knill、Laflamme 和 Milburn (KLM) 证明后选择线性光学能够进行通用量子计算 [10]。此外，Aaronson 和 Arkhipov [11] 提出的玻色子采样也是证明量子器件计算优越性的有力候选者。玻色子采样问题被认为属于经典的难采样问题。受非相互作用玻色子系统计算能力的启发，提出了几种玻色子到量子比特编码 (B2QE) 协议，以使用数字量子计算机模拟玻色子问题 [12-18]。大多数研究直接使用 Fock 态的一元或二元量子比特表示作为量子比特编码协议，将玻色子产生和湮灭算子离散化。参考文献 [15] 提出了一种用于线性和非线性光学元件的数字量子模拟方法。参考文献[ 17 ] 基于文献 [ 19 ] 开发的玻色子-量子比特映射，使用 IBM Quantum 模拟了束分裂和压缩算子。所需资源（例如量子比特和门的数量）因编码协议而异。文献 [ 18 ] 比较了不同编码协议之间的资源效率。在本文中，我们结合 Shchesnovich [ 20 ] 分析的玻色子-费米子对应关系和费米子到量子比特编码 (F2QE) 协议 [ 21 , 22 ]，提出了一种替代的多玻色子数字模拟方法。具体而言，我们的协议将玻色子态转换为具有内部自由度的费米子态，然后通过 F2QE 协议（Jordan-Wigner (JW) 变换）将其转换为量子比特态。在我们的模拟模型中，具有 M 个 N 量子比特束的量子电路可以模拟 M 模式下 N 个玻色子的数量守恒散射过程。我们的协议总结如图 1 所示。我们的协议最显著的优势是，它可以使用量子比特数的直接扩展来有效地模拟非理想的部分可区分玻色子，即具有内部自由度的玻色子。作为概念证明，我们使用我们的协议生成了 Hong-Ou-Mandel (HOM) 倾角 [ 23 ]。HOM 效应在光量子系统中非常重要，它为线性光量子计算系统中的逻辑门提供基本资源。参考文献 [ 24 ] 讨论了 HOM 效应与基于量子比特的 SWAP 测试之间的正式联系。为了模拟 HOM 倾角，我们需要一种方法来为光子添加内部自由度。在我们的例子中，通过将量子比特数增加两倍就可以轻松实现，这表明我们的协议适合模拟部分可区分的玻色子。我们使用 IBM Quantum 和 IonQ 云服务验证了电路的有效性。本文结构如下：第 2 部分介绍我们的数字玻色子模拟协议。在回顾了玻色子-费米子变换协议之后，我们展示了如何将此变换与 JW 变换相结合进行数字玻色子模拟。在第 3 部分中，我们将模型应用于 HOM 倾角实验。我们用一个八量子比特电路模拟双光子部分区分性。最后，第 4 部分总结我们目前的工作并讨论其未来可能的扩展。
IQM 20 量子比特量子计算机的技术和性能基准
在本文中，我们将探讨 IQM 量子计算机的技术进步，重点介绍 QPU 和完整的全栈量子计算机。我们的重点是一台 20 量子比特量子计算机，它采用 IQM Garnet QPU，我们将把它扩展到 150 个量子比特。此外，我们还分享了 QPU 和系统级别的基准，重点介绍了一些成就，例如 2 量子比特门保真度中值为 99.5%，以及所有 20 个量子比特在 Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 状态下的真正纠缠。
相位噪声对超导量子比特控制的影响 - Mercurio
其中 f ( t ) 是包络，ν 是载波频率，φ 是相位。驱动脉冲用于对量子位执行逻辑运算，其持续时间、幅度和相位决定了所执行的运算类型。在本文中，我们重点研究受相位噪声影响的 N π − 脉冲的生成，以实现 N NOT 非理想门。这里使用持续时间为 50 ns、幅度约为 0.5 au、载波频率为 6 GHz 的矩形脉冲。π − 脉冲强制绕布洛赫球的特定轴（在我们的例子中是 X 轴）旋转 180 度，从而导致量子位的状态反转，见图 1（a）。如果 π − 脉冲受到相位噪声的影响，并且量子位在基本状态 | 0 ⟩ 初始化，则最终状态将不是 | 1 ⟩ ，但由于绕 X、Y 和 Z 轴的不必要的旋转，状态有所不同，见图 1(b)。相位噪声已直接应用于脉冲包络分量，这相当于将其应用于载波相位。
消除 omg 协议中的量子比特类型串扰
omg 协议是一种有前途的范例，它在量子信息处理过程中使用每个单个原子的希尔伯特空间中的多个特定于应用的量子比特子空间。omg 操作的一个关键假设是可以独立访问子空间，而不会对存储在其他子空间中的信息产生有害影响。我们发现，一个子空间中基于激光的量子门的强度噪声可能会导致其他子空间中的退相干，这可能会使 omg 操作复杂化。然而，我们表明，磁场诱导的矢量光移可用于消除这种退相干源。由于这种技术只需要为门激光器选择特定的、依赖于磁场的偏振，因此它很容易实现，并且可能对基于 omg 的量子技术有所帮助。
Floquet 量子比特之间的可编程海森堡相互作用
在追求量子模拟和容错量子计算的过程中，稳健性和可调谐性之间的权衡是一个核心挑战。特别是，量子架构通常被设计为以牺牲可调谐性为代价来实现高相干性。许多当前的量子比特设计具有固定的能级，因此可控相互作用的类型有限。在这里，通过将固定频率的超导电路绝热转换为可修改的 Floquet 量子比特，我们展示了具有完全可调各向异性的 XXZ Heisenberg 相互作用。该交互模型可以充当一组富有表现力的量子操作的原语，但也是自旋系统量子模拟的基础。为了说明我们的 Floquet 协议的稳健性和多功能性，我们定制了 Heisenberg Hamiltonian 并实现了具有良好估计保真度的双量子比特 iSWAP、CZ 和 SWAP 门。此外，我们在更高的能级之间实现了 Heisenberg 相互作用，并使用它来构建三量子比特 CCZ 门，同样具有竞争保真度。我们的协议适用于多个固定频率高相干性平台，为高性能量子信息处理提供了一系列交互。它还确立了 Floquet 框架作为探索量子电动力学和最优控制工具的潜力。
量子比特的实时量子控制
量子计算依赖于开发能够抵抗汉密尔顿量中微小且不受控制的参数变化的量子设备。人们可以通过实时估计这种不受控制的变化来应用反馈，以稳定量子设备并提高其相干性。这项任务对于许多量子平台（如自旋、超导电路、捕获原子和其他用于抑制或纠正错误的平台）都很重要。半导体自旋量子比特具有长相干时间、紧凑尺寸以及与现有半导体技术大规模集成的潜力，因此具有吸引力。然而，到目前为止，自旋量子比特凭借所选设备的高保真操作而大放异彩。进一步的可扩展性和可重复性可能需要主动补偿环境波动。在本论文中，我们专注于实时闭环反馈协议，以估计量子比特汉密尔顿量参数的不受控制的波动，然后提高量子比特旋转的质量。首先，我们使用低延迟量子控制器相干地控制自旋量子比特。该协议使用在砷化镓双量子点中实现的单重态-三重态自旋量子比特。我们在两个控制轴上建立实时反馈，并提高相干自旋旋转的最终品质因数。即使汉密尔顿量的某些分量完全受噪声控制，我们也展示了噪声驱动的相干控制。作为一种应用，我们在两个波动的控制轴存在的情况下实现了 Hadamard 旋转。接下来，我们提出了一种基于物理的实时汉密尔顿估计协议。我们通过根据福克-普朗克方程更新其概率分布来实时估计双点内波动的核场梯度。我们通过基于先前的测量结果自适应地选择电子单重态对的自由演化时间，进一步改进了基于物理的协议。与以前的方案相比，该协议将估计速度提高了十倍。最后，我们提出了一种自适应频率二进制搜索方案，用于有效跟踪共振驱动量子比特中的低频波动。我们实时地实施贝叶斯算法来估计磁通可调的 transmon 量子比特中的低频磁通噪声，其相干性和保真度得到了改善。此外，我们通过门集层析成像显示，我们的频率跟踪协议最大限度地减少了系统中的漂移量。我们的方法引入了闭环反馈方案，旨在减轻退相干的影响并延长量子系统的寿命。这篇论文推动了该领域的发展，即集成量子比特硬件和控制硬件，并实施计算机科学中的贝叶斯估计和优化方法。