摘要 — 当前的量子计算机受到非平稳噪声信道的影响,错误率很高,这削弱了它们的可靠性和可重复性。我们提出了一种基于贝叶斯推理的自适应算法,该算法可以根据变化的信道条件学习和减轻量子噪声。我们的研究强调了对关键信道参数进行动态推理以提高程序准确性的必要性。我们使用狄利克雷分布来模拟泡利信道的随机性。这使我们能够进行贝叶斯推理,从而可以提高时变噪声下概率误差消除 (PEC) 的性能。我们的工作证明了表征和减轻量子噪声的时间变化的重要性,这对于开发更准确、更可靠的量子技术至关重要。我们的结果表明,当使用与理想分布的 Hellinger 距离来衡量时,贝叶斯 PEC 的性能可以比非自适应方法高出 4.5 倍。索引词 — 设备可靠性、计算精度、结果可重复性、概率错误消除、自适应缓解、时空非平稳性、时变量子噪声、NISQ 硬件-软件协同设计
1 密歇根理工大学物理系,美国密歇根州霍顿 49931 2 密歇根理工大学 Henes 量子现象中心,美国密歇根州霍顿 49931 3 宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学系和材料研究所,美国宾夕法尼亚州大学公园 16802 4 马克斯普朗克复杂系统物理研究所,Nöthnitzer Strasse 38,01187 德累斯顿,德国 5 柏林自由大学达勒姆复杂量子系统和物理专业中心,14195 柏林,德国 6 卡尔斯鲁厄理工学院凝聚态理论研究所,76131 卡尔斯鲁厄,德国 7 卡尔斯鲁厄理工学院量子材料与技术研究所,76344 埃根施泰因-利奥波德港,德国
对参数化量子电路(PQC)的成本景观知之甚少。然而,PQC在量子神经网络和变异量算法中都采用,这可能允许接近量子的优势。此类应用需要良好的优化器来培训PQC。重点的工作重点是专门针对PQC量身定制的量子意见的操作器。但是,对成本景观的无知可能会阻碍这种优化者的进步。在这项工作中,我们在分析中证明了PQC的两个结果:(1)我们在PQC中找到了指数较大的对称性,在成本景观中产生了最小值的指数较大的变性。另外,可以将其作为相关超级参数空间体积的指数减少。(2)我们研究了噪声下对称性的弹性,并表明虽然在噪声下是保守的,但非积极通道可以打破这些对称性并提高最小值的脱位,从而导致多个新的局部最小值。基于这些结果,我们引入了一种称为基于对称的最小值(SYMH)的优化方法,该方法利用了PQC中的基础对称性。我们的数值模拟表明,SYMH在存在与当前硬件相当的级别的情况下提高了整体优化器性能。总的来说,这项工作从局部门传输中得出了大规模电路对称性,并使用它们来构建噪声知识优化方法。
1 德国电子同步加速器 DESY,Platanenallee 6,15738 Zeuthen,德国 2 亚琛工业大学,Templergraben 55,52062 Aachen,德国 3 欧洲核子研究中心,1211 Geneva 23,瑞士 4 洛桑联邦理工学院 (EPFL) 物理研究所,1015 Lausanne,瑞士 5 麻省理工学院理论物理中心、量子优势协同设计中心和 NSF AI 人工智能与基本相互作用研究所,77 Massachusetts Avenue,Cambridge,MA 02139,美国 6 塞浦路斯研究所基于计算的科学和技术研究中心,20 Kavafi Street,2121 Nicosia,塞浦路斯 7 巴斯大学数学科学系,4 West,Claverton Down,Bath BA2 7AY,英国8 柏林洪堡大学物理学研究所,Newtonstr。 15, 12489 柏林, 德国
1 德国电子同步加速器 DESY,Platanenallee 6,15738 Zeuthen,德国 2 亚琛工业大学,Templergraben 55,52062 Aachen,德国 3 欧洲核子研究中心,1211 Geneva 23,瑞士 4 洛桑联邦理工学院 (EPFL) 物理研究所,1015 Lausanne,瑞士 5 麻省理工学院理论物理中心、量子优势协同设计中心和 NSF AI 人工智能与基本相互作用研究所,77 Massachusetts Avenue,Cambridge,MA 02139,美国 6 塞浦路斯研究所基于计算的科学和技术研究中心,20 Kavafi Street,2121 Nicosia,塞浦路斯 7 巴斯大学数学科学系,4 West,Claverton Down,Bath BA2 7AY,英国8 柏林洪堡大学物理学研究所,Newtonstr。 15, 12489 柏林, 德国
量子力学超越了自由粒子和封闭系统,还涵盖了具有许多子系统的复合系统。与经典物理学不同,由于不可克隆定理,量子信息无法复制。因此,如果想要获取有关某个封闭量子系统的信息,就必须与该系统交互,而这将不可避免地对系统产生一些影响。测量行为会扰乱系统。在日常的经典物理学中,人们也会遇到这种影响。例如,从股票市场获取信息并根据信息采取行动,将会引起干扰,因为其他交易者会对此行为做出反应。社会心理学中的观察者效应也表明了这种现象,即实验参与者知道他们被观察,因此会表现出不同的行为。然而,在量子力学中,测量会从根本上扰乱系统。
基准测试是如何确定计算系统的性能。令人惊讶的是,即使对于古典计算机来说,这也不是一个简单的过程。必须选择适当的基准和指标来提取有意义的结果。不同的基准测试以不同的方式测试系统,每个单独的指标可能会或可能不是感兴趣的。选择适当的方法很棘手。对于量子计算机来说,情况更加开放,那里的硬件范围更大,建立的指南更少和其他复杂因素。值得注意的是,量子噪声会显着影响性能,并且难以准确建模。在这里,我们从计算机体系结构的角度讨论量子计算机的基准测试,并提供数值模拟,突出了暗示谨慎的挑战。
•改进的共同模式拒绝以达到标准量子限制•通向低损耗分布式量子传感的路径?•将信号转移到纤维平台外挤压状态注射的本地振荡器上?•开发用于FE应用的非线性光纤传感器?