摘要 最近,在许多欧洲国家的支持下,欧盟委员会宣布对量子技术 (QT) 商业化进行大规模投资,以解决和缓解当今数字时代面临的一些最大挑战 - 例如安全通信和计算能力。二十多年来,QT 社区一直致力于 QT 的开发,这些 QT 有望取得里程碑式的突破,从而在各个领域实现商业化。QT 社区的雄心勃勃的目标和欧盟当局的期望无法仅靠单个国家的单独举措来满足,因此需要欧洲共同努力,其规模之大和史无前例,仅可与伽利略或哥白尼计划相媲美。激烈的国际竞争要求欧洲协调一致,努力发展太空中的 QT,包括通信和传感领域的技术研发。在这里,我们旨在总结对太空应用领域产生影响的量子技术发展的最新成果。我们的目标是概述一个完整的太空量子技术设计、开发、实施和利用框架。
利用量子技术的竞争已成为世界各国关注的焦点。近年来,亚洲已成为这场竞争的关键参与者,中国、日本和新加坡等国家在量子研究和开发 (R&D) 方面投入了大量资金。它被认为是人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 等新时代技术的盟友。量子技术是指量子力学原理的实际应用,量子力学是物理学的一个分支,描述物质和能量在最小尺度(如原子和亚原子粒子)上的行为。1 量子技术利用这些原理开发出超越传统物理学能力的设备和系统。量子技术的关键组成部分包括:••量子计算:利用量子比特,由于叠加和纠缠等现象,量子比特可以同时存在于多个状态。量子计算机有可能比计算机更快地解决某些问题
Zhanna L. Malekos Smith 法学博士是联合国裁军研究所的非常驻研究员,也是联合国训练研究所 (UNITAR) 的国际法教授。此外,她还是华盛顿特区战略与国际研究中心 (CSIS) 航空航天安全项目和战略技术计划的高级研究员、卡内基国际事务伦理委员会的访问学者以及西点军校陆军网络研究所的研究员。此前,Malekos Smith 曾担任西点军校系统工程系助理教授和美国航空战争学院的网络战研究教授。她曾担任美国空军军法署前上尉和律师,并在麻省理工学院的预备役军官训练团 (ROTC) 项目中获得委任。本文表达的观点仅代表作者本人,不代表联合国、美国政府或美国国防部。
算法:改进了数据加载部分,在数据准备技术中添加了块编码,并在算法中添加了半经典 QFT。改进了 Shor 整数分解算法和 QPE 算法的解释。添加了一个表格,总结了 Shor 整数分解、Shor 离散对数和量子相位估计算法之间的差异。更新了 NISQ 部分,考虑到 IBM 和 Quantinuum QPU 在量子比特保真度方面的最新进展。更好地解释了 DAQC 计算范式。添加了一个图表,定位了解决组合优化问题的经典和量子方法。在复杂性类部分中添加了一些复杂性类:FP、PostBQP。FPTAS、PTAS、APX 和 NPO。更新了一些图表并创建了新的图表。
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第二,即使空间分辨率会改善,重力级仪也会从空间中看到很多,因为在水中发生了很多事情,例如,考虑商业水下基础设施,地表船,飞机等。即使重力梯度计能够检测和区分潜艇,也需要进一步的智能来确定它看到的潜艇类型和哪种类型的潜艇。但分类很难。喜欢观鸟,人们需要很好地知道要寻找什么。SSBNS水域旁边挤满了商业,研究和常规军事潜艇。2019年,40个州的军队经营491个常规和核替补。 47该数字不包括私人或研究机构拥有的人。 因此,区分战略性核潜艇很可能只会通过连续跟踪才有意义,从而将核潜艇与已知的端口/堡垒相关。2019年,40个州的军队经营491个常规和核替补。47该数字不包括私人或研究机构拥有的人。因此,区分战略性核潜艇很可能只会通过连续跟踪才有意义,从而将核潜艇与已知的端口/堡垒相关。
2 Google Quantum AI,加利福尼亚州戈利塔 超导量子处理器是最先进的量子计算技术之一。基于这些设备的系统已经实现了后经典计算 [1] 和量子纠错协议的概念验证执行 [2]。虽然其他量子比特技术采用自然产生的量子力学自由度来编码信息,但超导量子比特使用的自由度是在电路级定义的。当今最先进的超导量子处理器使用 transmon 量子比特,但这些只是丰富的超导量子比特之一;在考虑大规模量子计算机的系统级优化时,替代量子比特拓扑可能会证明是有利的。在这里,我们考虑对 Fluxonium 量子比特进行低温 CMOS 控制,这是最有前途的新兴超导量子比特之一。图 29.1.1 比较了 transmon 和 Fluxonium 量子比特。 transmon 是通过电容分流约瑟夫森结 (JJ) 实现的,是一种非线性 LC 谐振器,其谐振频率为 f 01,非谐性分别在 4-8GHz 和 200-300MHz 范围内。transmon 有限的非谐性约为 5%,限制了用于驱动量子比特 f 01 跃迁的 XY 信号的频谱内容,因为激发 f 12 跃迁会导致错误。以前的低温 CMOS 量子控制器通过直接 [3,4] 或 SSB 上变频 [5,6] 复杂基带或 IF 包络(例如,实施 DRAG 协议)生成光谱形状的控制脉冲;这些设备中高分辨率 DAC 的功耗和面积使用限制了它们的可扩展性。fluxonium 采用额外的约瑟夫森结堆栈作为大型分流电感。这样就可以实现 f 01 频率为 ~1GHz 或更低的量子比特,而其他所有跃迁频率都保持在高得多的频率(>3GHz,见图 29.1.1)[7]。与 transmon 相比,fluxonium 的频率较低且非谐性较高,因此可以直接生成低 GHz 频率控制信号,并放宽对其频谱内容的规范(但需要更先进的制造工艺)。在这里,我们利用这一点,展示了一种低功耗低温 CMOS 量子控制器,该控制器针对 Fluxonium 量子比特上的高保真门进行了优化。图 29.1.2 显示了 IC 的架构。它产生 1 至 255ns 的微波脉冲,具有带宽受限的矩形包络和 1GHz 范围内的载波频率。选择规格和架构是为了实现优于 0.5° 和 0.55% 的相位和积分振幅分辨率,将这些贡献限制在平均单量子比特门错误率的 0.005%。它以 f 01 的时钟运行,相位分辨率由 DLL 和相位插值器 (PI) 实现,而包络精度则由脉冲整形电路实现,该电路提供粗调振幅和微调脉冲持续时间(与传统控制器不同,使用固定持续时间和精细幅度控制)。数字控制器和序列器可播放多达 1024 步的门序列。图 29.1.2 还显示了相位生成电路的示意图。DLL 将这些信号通过等延迟反相器缓冲器 (EDIB) 后,比较来自电压控制延迟线 (VCDL) 的第一个和第 31 个抽头的信号。这会将 CLK[0] 和 CLK[30] 锁定在 180°,并生成 33 个极性交替的等延迟时钟信号。使用 CLK[30] 而不是 CLK[32] 来确保在 PFD 或 EDIB 不匹配的情况下实现全相位覆盖,这可能导致锁定角低于 180°。一对 32b 解复用器用于选择相邻的时钟信号(即 CLK[n] 和 CLK[n+1]),开关和 EDIB 网络用于驱动具有可选极性的 PI。 PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合,所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置(第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动)。相位生成电路具有 11b 控制,可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后,门控信号由一个电路缓冲和衰减,该电路由可变电阻器 R 0(16 个值,从 10 到 170kΩ)组成,通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB,同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱,为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间,适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程,以进行静态预调谐。但是,提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路,步长为 6dB,用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2,以提供额外的开-关隔离。PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合,所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置(第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动)。相位生成电路具有 11b 控制,可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后,门控信号由一个电路缓冲和衰减,该电路由可变电阻器 R 0(16 个值,从 10 到 170kΩ)组成,通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB,同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱,为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间,适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程,以进行静态预调谐。但是,提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路,步长为 6dB,用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2,以提供额外的开-关隔离。PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合,所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置(第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动)。相位生成电路具有 11b 控制,可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后,门控信号由一个电路缓冲和衰减,该电路由可变电阻器 R 0(16 个值,从 10 到 170kΩ)组成,通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB,同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱,为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间,适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程,以进行静态预调谐。但是,提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路,步长为 6dB,用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2,以提供额外的开-关隔离。