6量子技术和应用101 6.1扫描隧穿显微镜101 6.1.1锻炼:隧道重新审视102 6.1.2练习:表面的形状105 6.2光谱频谱107 6.2.1锻炼:氢气的发射光谱:氢气的发射光谱:锻炼108 6.2.2锻炼:氦气光谱110 6.3核磁共振6.3核能110练习:3.10练习:3.3.10练习。量子计算的块114 6.4.1练习:尺寸的祝福114 6.4.2练习:Qubit 116 6.4.3练习:量子门和繁殖器117 6.4.4练习:量子门是统一的117 6.4.4练习:Pauli旋转:Pauli旋转118 6.4.6练习119 6.4.7练习:锻炼120量子练习:铃响120量:120 6.5量子。 123 6.5.2练习:量子密钥分布123 6.6绝热量子计算126 6.6.1练习:量子最小化127
我们提出了一个框架,以模拟硬质探针的动力学,例如在量子计算机上的热,强耦合的夸克 - 胶状等离子体(QGP)中的重型夸克或喷气机的动力学。QGP中的硬探针可以视为由Lindblad方程在马尔可夫极限下控制的开放量子系统。但是,由于计算成本较大,大多数当前的现象学计算在QGP中进化的硬探针的现象学计算使用量子演化的半经典近似值。quantum-tum计算可以减轻这些成本,并具有对经典技术的指数加速进行完全量子处理的潜力。我们报告了在IBM Q量子设备上简化的框架演示,并应用随机身份插入方法(RIIM)来考虑CNOT去极化噪声,此外测量误差缓解。我们的工作证明了在当前和近期量子设备上模拟开放量子系统的可行性,这与核物理,量子信息和其他领域的应用广泛相关。
嘈杂的中间尺度量子(NISQ)设备无法产生足够忠诚的输出,以使当今有许多大门的深电路。此类设备遭受读出,多Qubit Gate和交叉噪声的影响,并结合了短的反应时间限制电路深度。这项工作开发了一种方法来生成较短的Cir-livit,其多头门的较少,其单位转换近似于原始参考。它探讨了在NISQ设备下产生的近似值的好处。实验结果具有Grover的算法,多控制的Toffoli门,横向场Ising模型表明,这种近似电路会产生比NISQ设备上的更长的忠诚度结果,尤其是当参考通行器具有许多CNOT门时。具有这种微调电路的能力,可以证明可以在当今的设备上进行更复杂的问题进行量子计算,而不是以前的可行性,有时甚至可以在总体上获得高达60%的量子。具有这种微调电路的能力,可以证明可以在当今的设备上进行更复杂的问题进行量子计算,而不是以前的可行性,有时甚至可以在总体上获得高达60%的量子。
图 12-1A 屏幕截图 © Microsoft Corporation 图 16-1 Microsoft QDK for Visual Studio Code 的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-2 Visual Studio Code 中新建 Q# 程序的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-3 Visual Studio Code 中保存程序的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-4 QDK 示例的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-5 Q# 随机数生成器的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-6 Q# Open 语句的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-7 QuantumPseudoRandomNumberGenerator 操作的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-8 RandomNumberInRange 操作的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-9 SampleRandomNumber 操作的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-10 Grover 算法代码中的 Open 语句的屏幕截图 © Microsoft 2021图 16-11 ReflectMarked 的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-12 ReflectUniform 的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-13 Grover 算法的附加函数的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-14 Grover 算法的入口点的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-15 NumberofIterations 函数的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-16 Deutsch-Jozsa 开头的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-17 Deutsch-Jozsa 入口点的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-18 IsConstant 函数的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-19 Deutsch-Jozsa 其余函数的屏幕截图 © Microsoft 2021 图 16-20 Entanglement 的屏幕截图 © Microsoft 2021 图17-1 Quantum Inspire 编辑器截图 © 2021 Quantum Inspire 图 17-2 两个量子比特的截图 © 2021 Quantum Inspire 图 17-3 CNOT 门的截图 © 2021 Quantum Inspire 图 17-4 Hadamard 门的截图 © 2021 Quantum Inspire 图 17-5 多个门的截图 © 2021 Quantum Inspire 图 17-6 开始新项目的截图 © 2021 Quantum Inspire 图 17-7 新项目编辑器的截图 © 2021 Quantum Inspire 图 17-8 错误更正的截图 © 2021 Quantum Inspire 图 17-9 Grover 算法的截图 © 2021 Quantum Inspire 图 17-10 Grover 算法结果的截图 © 2021 Quantum Inspire 图 17-11 Deutsch-Jozsa 的截图算法 © 2021 Quantum Inspire 未编号 图 17-1 CNOT 门符号的屏幕截图 © 2021 Quantum Inspire
用于量子计算的通用门集已为人所知并进行了数十年的研究,但人们对粒子守恒幺正体的通用门集了解甚少,而粒子守恒幺正体是量子化学中备受关注的操作。在这项工作中,我们证明了以 Givens 旋转形式呈现的受控单激发门对于粒子守恒幺正体是通用的。单激发门描述在由状态 | 01 ⟩ , | 10 ⟩ 跨越的两量子比特子空间上的任意 U (2) 旋转,同时保持其他状态不变 - 这种变换类似于双轨量子比特上的单量子比特旋转。证明是建设性的,因此我们的结果还为编译任意粒子守恒幺正体提供了一种明确的方法。此外,我们还描述了一种使用受控单激发门来准备固定数量粒子的任意状态的方法。我们推导出 Givens 旋转的解析梯度公式,以及分解为单量子比特和 CNOT 门的公式。我们的结果为量子计算化学提供了一个统一的框架,其中每个算法都是由相同的通用成分构建的独特配方:Givens 旋转。
摘要量子计算机的效用高度取决于可靠执行准确的量子逻辑操作的能力。为了找到最佳的控制解决方案,探索无模型方法的质量不受量子处理器的理论模型的有限准确性的限制,这是特别感兴趣的,与许多既定的门实现策略相反。在这项工作中,我们利用一种连续的控制加强学习算法来设计纠缠两倍的门,用于超导量子。具体而言,我们的代理构建了交叉谐振和CNOT门,而没有任何有关物理系统的任何事先信息。使用固定频率固定耦合式旋转矩的模拟环境,我们证明了产生新型脉冲序列的能力,以胜过标准的交叉谐振门,同时保持了对随机单位噪声的可比敏感性。我们进一步展示了培训和输入信息中的增强,使我们的代理商可以使其脉冲设计能力调整以漂移硬件特性,但很少有几乎没有其他优化。我们的结果清楚地表现出了基于Transmon Gate Design的基于自适应反馈学习的优化方法的优势。
摘要 - Quantum网络是通过量子通道之间量子处理器之间的相互作用形成的复杂系统。类似于经典的计算机网络,量子网络允许在量子计算中分布量子计算。在这项工作中,我们描述了一个量子步道协议,以在量子网络中执行分布式量子计算。该协议使用量子步行作为量子控制信号来执行分布式量子操作。我们考虑了离散时间置换量子步行模型的概括,该模型是网络图中与网络节点内部量子寄存器中量子步行者系统之间的相互作用。该协议从逻辑上捕获分布式量子组合,抽象硬件实现以及通过频道传输量子信息。控制信号传输映射到Walker系统在网络上的传播,而控制层和量子寄存器之间的相互作用嵌入到硬币操作员的应用中。我们演示了如何使用量子步行者系统执行分布式CNOT操作,该操作显示了分布式量子计算协议的通用性。此外,我们将协议应用于量子网络中的纠缠分布的任务。
可扩展量子计算的首选纠错方法是使用格手术的表面代码。基本的格手术操作,即逻辑量子位的合并和分裂,对逻辑状态的作用是非单一的,而且不容易被标准电路符号捕获。这就提出了一个问题:如何最好地设计、验证和优化使用格手术的协议,特别是在具有复杂资源管理问题的架构中。在本文中,我们证明了 ZX 演算(一种基于双代数的量子图解推理形式)的运算与格手术的运算完全匹配。红色和绿色“蜘蛛”节点匹配粗糙和平滑的合并和分裂,并遵循匕首特殊结合 Frobenius 代数的公理。一些格手术操作需要非平凡的校正操作,这些操作在使用 ZX 演算时以图集合的形式原生捕获。我们通过考虑两种操作(T 门和产生 CNOT)首次体验了微积分作为格手术语言的强大功能,并展示了 ZX 图重写规则如何为这些操作提供新颖、高效且高度可配置的格手术程序。
量子时间动力学 (QTD) 被认为是近期量子计算机量子霸权的一个有前途的问题。然而,QTD 量子电路会随着时间模拟的增加而增长。本研究重点模拟具有最近邻相互作用的一维可积自旋链的时间动力学。我们证明了在用于模拟某些类一维海森堡模型汉密尔顿的时间演化的量子电路中存在反射对称性,这是通过量子杨-巴克斯特方程实现的,以及如何利用这种对称性来压缩和产生浅量子电路。通过这种压缩方案,量子电路的深度与步长无关,仅取决于自旋数。我们表明,对于本研究中研究的海森堡模型汉密尔顿量,压缩电路的深度严格是系统尺寸的线性函数。因此,压缩电路中的 CNOT 门数量仅与系统大小成二次方关系,这允许模拟非常大的 1D 自旋链的时间动态。我们推导出海森堡汉密尔顿量不同特殊情况的压缩电路表示。我们通过在量子计算机上进行模拟来比较并证明这种方法的有效性。
量子时间动力学(QTD)被认为是近期量子计算机上量子至高无上的有前途的问题。然而,随着时间的模拟,QTD量子电路会生长。本研究的重点是模拟与最近的邻居相互作用的一维整合旋转链的时间动力学。我们已经证明了用于模拟某些类别的1D海森贝格模型汉密尔顿型汉密尔顿的时间演变的量子电路中存在反射对称性,并通过量子Yang-baxter方程,以及如何利用这种对称性来压缩和产生浅量子量子回路。使用此压缩方案,量子电路的深度独立于步长,仅取决于旋转的数量。我们表明,在当前工作中,所研究的海森堡模型汉密尔顿人的压缩电路的深度严格是系统大小的线性函数。因此,压缩电路中的cnot门数仅与系统大小二次缩放,这是为了模拟非常大的1D旋转链的时间动力学的模拟。我们得出了汉密尔顿汉密尔顿的不同特殊案例的压缩电路表示。我们通过在量子计算机上进行仿真来比较和证明这种方法的效果。