XiaoMi-AI文件搜索系统
World File Search SystemGATES
具有快速门的可扩展量子计算...
我们从理论上研究了在二维微阱结构中使用快速脉冲双量子比特门进行离子捕获量子计算。在一维中，这种快速门在最近邻居之间使用时是最佳的，并且我们研究了将其推广到二维几何结构。我们证明，快速脉冲门能够以比捕获周期更快的速度在相邻陷阱中的离子之间实现高保真度纠缠操作，并且实验证明了激光重复率。值得注意的是，我们发现，在不增加门持续时间的情况下，即使在具有数百个离子的大型阵列中也可以实现高保真度门。为了证明该建议的实用性，我们研究了这些门在 40 模式费米-哈伯德模型的数字模拟中的应用。这也说明了为什么连接任意离子对所需的较短门链使这种几何结构非常适合大规模计算。
量子逻辑门：详细的理论研究
如果您仔细观察上图 2 中所示的量子电路表示，从左到右穿过量子非门 X 的直线称为量子线，它代表单个量子位。术语“量子线”、它在量子电路表示中的绘制方式以及整个量子电路本身的读取或解释方式，似乎量子位在空间中从左向右移动。但这不是量子电路的解释方式——相反，量子线从左到右的表示应该被认为是时间流逝的表示。因此，量子非门 X 左侧的量子线部分应严格解释为仅表示时间的流逝，而量子位本身没有发生任何事情。然后量子非门 X 应用于量子位的输入状态。最后，量子非门 X 右侧的量子线部分导致所需的输出状态。事实上，量子非门X的量子电路表示清楚地表明我们已经执行了涉及单个量子位和量子逻辑门的量子计算。
量子逻辑门：详细的理论研究
因此，如上图 6 所示，量子电路对计算基础量子态 ∣ 0 ⟩ 的影响会导致 ∣ 1 ⟩ 状态被抵消，∣ 0 ⟩ 状态被强化。同样，如上图 6 所示，量子电路对计算基础量子态 ∣ 1 ⟩ 的影响会导致 ∣ 0 ⟩ 状态被抵消，∣ 1 ⟩ 状态被强化。因此，如上图 6 所示，量子电路保持 ∣ 0 ⟩ 和 ∣ 1 ⟩ 状态不变。因此，如上图 6 所示，量子电路的净效应与量子线的净效应相同。
具有最小脉冲序列的双量子比特量子门
通过使用彼此距离很近的捕获原子，我们表明，可以使用每个量子比特一个脉冲或一个结构化脉冲来实现基于非独立量子比特的纠缠门。最佳参数取决于丢番图方程的近似解，导致保真度永远不会完全为 1，即使在理想条件下也是如此，尽管可以以更强的场为代价将误差任意减小。我们充分描述了门的运行机制，并研究了激光束中的热运动和强度波动对门的不同物理实现的影响。如果我们不使用一个脉冲，而是使用两个脉冲序列来控制系统，那么就可以实现多种机制，人们可以从广泛的值中选择最佳参数来实现高保真度门，从而更好地抵御激光强度波动的影响。
使用模板和符号泡利门进行 Clifford 电路优化
Clifferd 群是由 Hadamard 门、cnot 门和 Phase 门生成的酉群的有限子群。该群在量子纠错、随机基准测试协议和纠缠研究中起着重要作用。这里，我们考虑寻找实现给定 Clifferd 群元素的短量子电路的问题。我们的方法旨在最小化假设全到全量子比特连接的纠缠门数。首先，我们考虑基于模板匹配的电路优化，并设计 Clifferd 特定的模板，利用分解 Pauli 门和交换门的能力。其次，我们引入一种符号窥孔优化方法。它的工作原理是将整个电路投影到一小部分量子比特上，然后通过动态规划以最佳方式重新编译投影的子电路。将选定的量子比特子集与剩余量子比特耦合的 cnot 门用符号 Pauli 门表示。通过软件实现这些方法，可以找到距离 6 量子比特最优仅 0.2% 的电路；与 Aaronson–Gottesman 标准形式相比，最多 64 量子比特的电路中的两量子比特门数量平均减少了 64.7% [ 3 ]。
数字量子电路的双统一门 - 中元
本论文概述了量子电路中的双统一门的使用（量子门的特殊子集），尤其是将双重统一电路用作量子计算机的基准。由于对模拟器进行基准测试，只能以较低的量子位进行基准计算机，然后才能在国家向量表示的增强性质使得这一计算上的昂贵，因此需要更有效的基准测试。双统一门的电路是这样的良好候选者，因为对于某些电路来说，存在一个分析解决方案，其计算复杂性不会随量子数的数量扩展，并且仅涉及4×4矩阵上的矩阵操作。为了将该属性的有用性扩展到更多电路，对双统一电路进行了进一步的概括，以包括混合双重单位的电路以及更高维度的多军人。的确，一个自我的四分之一门 - 即在三个方向上找到一个量子门统一。检查是否可以通过这些电路构建有用的基准测量场景，将双重统一电路与量子计算机模拟器上的分析解决方案进行比较，并发现可以确定双重统一电路的适用性作为基准。要从理想化的有限网格到模拟器的步骤，必须将周期性的边界条件添加到原始网格中。要实现在量子计算机上使用基准测试的目标，从模拟器到量子计算机的步骤中，必须对实现进行一些更改。讨论了一些方法。这包括更改定期边界条件的实施。同样，与模拟器上的实现相反，必须找到一种评估量子计算机上的跟踪的方法。总而言之，即使对于某些问题（尤其是痕量评估），必须找到一种更有效的方法，才能在此基准方案中找到一种更有效的方法。
囚禁离子中的 Mølmer-Sørensen 门入门
我们用电磁捕获的原子离子晶体来表示量子比特或自旋，每个离子内的两个电子能级表现为有效量子比特或自旋 1/2 粒子。电子能级的具体选择取决于原子元素以及用于操纵和测量量子比特状态的所需控制场类型。这些量子比特状态对于执行量子信息处理的最重要特征是 (a) 能级寿命长且表现出出色的相干性，(b) 能级状态具有适当的强光学跃迁到辅助激发态，允许通过光泵浦进行量子比特初始化并通过荧光进行量子比特检测，以及 (c) 量子比特通过可外部控制和门控的相干耦合进行交互。这将原子种类限制为少数元素和量子比特/自旋态，这些元素和量子比特/自旋态要么被编码为具有射频/微波频率分裂的单个外电子原子的 S 1 / 2 超精细或塞曼基态（例如，Be + 、Mg + 、Ca + 、Sr + 、Ba + 、Cd + 、Zn + 、Hg + 、Yb + ），要么被编码为具有光频率分裂的单个或双外电子原子的基态和 D 或 F 亚稳态电子激发态（例如，Ca + 、Sr + 、Ba + 、Yb + 、B + 、Al + 、Ga + 、In + 、Hg + 、Tl + 、Lu + ）。某些种类（例如，Ba + 、Lu + 、Yb + ）具有足够长的 D 或 F 亚稳态激发态寿命，以在其超精细或塞曼能级中承载量子比特，并具有射频/微波分裂。
多量子比特 Toffoli 门和带有里德堡原子的最佳几何结构
多量子比特 Toffili 门具有实现可扩展量子计算机的潜力，是量子信息处理的核心。在本文中，我们展示了一种原子排列成三维球形阵列的多量子比特阻塞门。通过进化算法优化球面上控制量子比特的分布，大大提高了门的性能，从而增强了非对称里德堡阻塞。这种球形配置不仅可以在任意控制目标对之间很好地保留偶极子阻塞能量，将非对称阻塞误差保持在非常低的水平，而且还表现出对空间位置变化的前所未有的稳健性，导致位置误差可以忽略不计。考虑到固有误差并使用典型的实验参数，我们通过数值方法表明可以创建保真度为 0.992 的 C 6 NOT 里德堡门，这仅受里德堡态衰变的限制。我们的协议为实现多量子比特中性原子量子计算开辟了一个高维原子阵列平台。
量子门交换和ISWAP的注释
摘要。，就置换矩阵而言，我们在任何任意尺寸d≥2中介绍了交换门和ISWAP门的明确描述。此外，我们通过引入一个更通用的门XSWAP来统一这些门，该门包括x = 1的交换和ISWAP，x = 1 and x = i（即√ - 1）。较高的XSWAP，例如，D> 2的交换和ISWAP门用作在两个d级别上运行的量子逻辑门。对于d = 2，众所周知，ISWAP与交换不同是通用量子计算的。当x =±1。我们通过置换矩阵对XSWAP的明确表示极大地促进了证明。