摘要 随着量子系统平台的快速发展,噪声量子态的多体量子态重建问题成为一个重要挑战。人们对使用生成神经网络模型来解决量子态重建问题的兴趣日益浓厚。在这里,我们提出了“基于注意力的量子断层扫描”(AQT),这是一种使用基于注意力机制的生成网络进行量子态重建的方法,它可以学习噪声量子态的混合态密度矩阵。AQT 基于 Vaswani 等人(2017 NIPS)在“注意力就是你所需要的一切”中提出的模型,该模型旨在学习自然语言句子中的长程相关性,从而超越以前的自然语言处理(NLP)模型。我们不仅证明 AQT 在相同任务上的表现优于早期基于神经网络的量子态重建,而且证明 AQT 可以准确地重建与 IBMQ 量子计算机中实验实现的噪声量子态相关的密度矩阵。我们推测 AQT 的成功源于它能够对整个量子系统中的量子纠缠进行建模,就像 NLP 的注意力模型能够捕捉句子中单词之间的相关性一样。
AQT 通过提供的研究机会,培养下一代量子计算科学家和工程师。该测试平台允许早期职业科学家访问世界一流的量子计算硬件和软件系统,为量子生态系统中不同利益相关者之间的积极指导、公开讨论和交流建立了独特的环境。测试平台用户通过同行评审的提案流程选出,获得对 AQT 硬件和软件的完全底层访问权限,包括有关架构、操作和性能的详细数据。用户参与测试平台的演变并分享结果,以最大限度地发挥新生量子硬件的效用。
量子计算机已开始从纯学术研究稳步过渡到工业应用。此类系统对材料设计、药物研发、物流、金融、安全、计量等领域具有潜在影响。我们已经进入了一个新时代,尽管量子比特阵列规模很小(1000 个),但量子计算机在解决特定问题方面已经远远优于传统计算机。全球努力的方向是提高量子计算机的可扩展性,同时保持其准确性。执行量子计算的主要平台之一是离子阱系统。该系统拥有最佳的单量子比特和双量子比特门保真度和较大的相干时间,因此使其成为多家国际行业参与者的物理量子比特实现选择,例如 Alpine quantum technologies (AQT)、ionq、Quantinuum(霍尼韦尔分拆公司)、量子工厂、oxford ionics、eleqtron。霍尼韦尔和 AQT 演示了一些东西。
2024 年 5 月,AQT 与加拿大同行一起参加了有利于我们行业发展的部门会议,例如加拿大工业部、财政部、加拿大经济发展部和移民局等。两天内,峰会参与者共举行了 12 次会议。传达的关键信息集中在四个主要主题上:人才获取、资本获取、政府采购作为创新型中小企业的动力以及国际市场的商业化。
一种编程语言 APL APL 弃船 ABDNSHP abdnshp 缩写 ABBR abbr 异常 ABNL abnl 关于 ABT abt 高于 ABV abv 高于基线 ABL abl 高于水面 AW aw 磨料 ABRSV abrsv 耐磨 ABRSVRES abrsvres 绝对 ABS abs 绝对天花板 ABSCLG absclg 吸收 ABSORB 吸收 抽象 ABSTR abstr 加速 ACCEL 加速器 ACLTR acltr 加速度计 ACCLRM acclrm 接受 ACPT acpt 可接受质量水平 AQL AQL 可接受质量测试 AQT AQT 可接受可靠性水平 ARL ARL 受体 ACPTR acptr 访问 ACS acs 访问开口 AO AO 访问面板 AP AP 访问时间 ACST ACST 附件 ACCESS 访问事故 ACDT acdt 容纳 ACCOM accom 符合 AW aw 帐户 ACCT acct 累积 ACCUM accum 累加器 ACC acc 累加器开关 ACS ACS 准确ACCUR accur 醋酸盐 ACTT actt 醋酸盐 [insul](参见醋酸纤维素) 乙炔 ACET 醋酸 废物 AW aw 防酸 AP ap 防酸地板 APF APF 耐酸 AR AR 确认 ACK ack 声学 ACST acst 声学扫雷 AMNSWP AMNSWP
1 加州理工学院物理、数学和天文学系,1200 E. California Blvd.,帕萨迪纳,CA 91125,美国 2 加州理工学院量子技术联盟 ( AQT ),1200 E. California Blvd.,帕萨迪纳,CA 91125,美国 3 哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院,29 Oxford St.,剑桥,MA 02138,美国 4 卡尔加里大学量子科学与技术研究所和物理与天文系,2500 University Dr. NW,卡尔加里,AB T2N 1N4,加拿大 5 奥地利科学技术研究所,A-3400 Klosterneuburg,奥地利 6 威斯康星大学麦迪逊分校物理系,1150 University Avenue,麦迪逊,WI 53706,美国7 任何通讯作者。
1 萨尔大学物理系,E2.6 校区,萨尔布吕肯 66123,德国 2 南洋理工大学物理与数学科学学院物理与应用物理系,新加坡 637371,新加坡 3 东北大学物理系,波士顿,马萨诸塞州 02115,美国 4 因斯布鲁克大学实验物理研究所,6020 因斯布鲁克,奥地利 5 AQT,因斯布鲁克 6020,奥地利 6 悉尼大学物理学院和悉尼纳米科学研究所工程量子系统中心,澳大利亚悉尼 7 巴黎高科化学研究所,法国国家科学研究院,巴黎政治学院,巴黎化学研究所,法国巴黎 8 新加坡国立大学,新加坡 9 南洋理工大学,新加坡 10 新加坡科学、技术和研究机构 (A ∗ STAR) 11 维尔茨堡大学技术物理学研究所,Am Hubland, 97074 维尔茨堡,德国 12 瑞典皇家理工学院,斯德哥尔摩 106 91,瑞典 13 新加坡南洋理工大学光子研究所和颠覆性光子技术中心,637371,新加坡 14 新加坡国立大学量子技术中心,新加坡 ∗ 任何通讯作者请致函。
1个专业物理学,萨尔兰大学,校园E2.6,萨尔布吕肯66123,德国2物理学和应用程序科,物理和数学科学学院,南南理工学院,新加坡637371,新加坡3号,新加坡,新加坡3,新加坡3物理学。美国马萨诸塞州波士顿,美国402115,美国4因斯布鲁克大学,实验物理研究所,奥地利6020 Innsbruck,奥地利5 AQT,因斯布鲁克6020,奥地利6号工程量子系统中心,物理与悉尼纳米科学学院,澳大利亚7 CHIMIE PARISTECH,CNRS,PSL大学,研究所De Chimie Paris,巴黎,法国8新加坡国立大学,新加坡9 Nanyang Technological University,新加坡10 Nanyang Technological University,新加坡10机构科学,技术和研究机构(A ∗ Star),新加坡,新加坡11,新加坡,新加马德国温兹堡,德国12 KTH皇家理工学院,斯德哥尔摩106 91,瑞典13,瑞典13光子学院兼破坏性光子技术中心,南南技术大学,新加坡637371,新加坡14,新加坡中心,Quantum Technologies,新加坡大学,新加坡大学,新加坡大学,新加坡,信函应解决。
地震地球物理学在很大程度上依赖于地下建模,而地下建模基于对现场收集数据的数值分析。在生成一致的地下模型之前,对典型地震实验中产生的大量数据进行计算处理也需要同样大量的时间。电磁油藏数据,如 CSEM(受控源电磁)、岩石物理技术,如多井的电阻率和磁共振,以及工程优化问题,如油藏通量模拟器、井场设计和石油产量最大化,也需要强大的计算设备进行分析。另一方面,在过去十年中,量子计算机的发展取得了很大进展:机器利用量子力学定律比传统计算机更快地解决困难的计算问题。这种进步的一个具体例子就是所谓的量子霸权,最近已经使用专用量子计算机进行了演示 [1-3]。地球科学领域和相关行业(如碳氢化合物行业)有望从量子计算带来的进步中获益。目前,不同的量子技术和计算模型正在不断发展。IBM、谷歌和英特尔等巨头公司正在开发基于超导技术的量子计算机 [4]。其他公司也在投入大量精力构建基于约瑟夫森结的功能齐全的量子计算机,比如北美的 Rigetti,而美国的 IonQ 和奥地利的 AQT 则致力于开发基于捕获离子的计算机 [5]。加拿大公司 D-Wave 是量子退火计算模型的领先者 [6],该公司已经开始交易量子机器,加拿大的 Xanadu 也在提供对其光子量子计算机的云端访问 [7,8]。
计算技术推动了工业,科学,政府和社会的进步。尽管这些技术构成了智能系统的基础并实现了科学和业务创新,但它们也是进步的限制因素。量子计算有望通过更好,更快的解决方案来克服这些局限性,以优化,模拟和机器学习问题。过去几年的特征是量子计算的重大进展(例如,Google的量子至上实验),但该技术仍处于起步阶段,缺乏商业上相关的规模和应用。研究和工业化活动目前由国际技术公司(例如IBM,Google,Amazon Web服务,微软,霍尼韦尔,阿里巴巴)和初创企业(例如Ionq,Rigetti,D- Wave)驱动。到目前为止,行业在量子计算领域的最先进工作非常依赖于这些合作伙伴。欧洲和德国正在成功建立研究和资金计划,以促进技术的生态系统和工业化,从而确保数字主权,安全和竞争力。这样的生态系统包括硬件/软件解决方案提供商,系统集成商以及研究机构,初创企业(例如AQT,IQM)和行业的用户。量子计算广泛适用于影响所有行业的优化,机器学习和模拟中的业务问题。因此,行业在这个新兴的生态系统中寻求积极作用是有助于的。我们提出量子技术和应用联盟(QUTAC)的愿景是建立和推进量子计算生态系统,支持德国政府和各种研究计划的雄心勃勃的目标。我们共同认为,量子计算提供了一个令人信服的机会,可以提高数字主权并确保整个行业的竞争优势。QUTAC的应用工作组由代表不同行业的十名成员组成,特别是汽车制造,化学和药品生产,保险和技术。在本文中,我们(与空客作为外部贡献者)一起调查了这些部门以及航空航天行业中量子计算的当前状态,并确定了QUTAC对生态系统的贡献。