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在恒定深度
NISQ（嘈杂的中等规模quantum）之间的方法没有任何证据证明量子优势和完全容忍断层的量子计算，我们提出了一种方案，以实现可证明的可证明的超级物质量子量子（在某些广泛接受的复杂性构想）中，可以与微型误差误差校正要求有稳健的噪声。我们选择一类采样问题，其中包括稀疏的IQP（瞬时Quantum Quantumial多项式时间）电路，我们通过引入Tetrahelix代码来确保其耐断层的实现。通过合并几个四面体代码（3D颜色代码）获得此新代码，并且具有以下属性：每个稀疏的IQP门都允许横向启动，并且逻辑电路的深度可以用于其宽度。结合在一起，我们获得了任何稀疏的IQP电路的Depth-1实现，直到编码状态的制备。这是以一个空间为代价的，这仅在原始电路的宽度中是多毛体。我们还表明，也可以通过经典计算的单一步骤进行恒定深度进行状态准备。因此，我们的构造表现出在恒定深度电路上实现的采样问题，具有强大的超多种量子量子优势，并具有一轮的测量和进率。
![arxiv：2308.07152V2 [QUANT-PH] 2024年12月30日](/simg/f\f64b65978e776c3b15ca8eded82a02fc69a10acc.webp)
arxiv：2308.07152V2 [QUANT-PH] 2024年12月30日
采样问题，证明了具有嘈杂的中等规模量子设备超出经典计算能力的方法。在这些实现中，我们相信量子设备忠实地解决了所要求的抽样问题通常仅限于模拟较小规模的实例，因此是间接的。可验证的量子优势的问题旨在解决这一关键问题，并使我们对声称的优势更有信心。已提出了瞬时量子多项式时间（IQP）采样，以实现基于二次沉积代码（QRC）的可验证方案超出经典能力。不幸的是，该验证方案最近被Kahanamoku-Meyer提出的攻击打破了。在这项工作中，我们通过做出两个主要贡献来恢复基于IQP的可验证量子优势。首先，我们介绍了一个称为稳定器方案的IQP抽样方案的家族，该方案基于连接IQP电路，稳定器形式，编码理论以及IQP电路相关功能的有效表征的结果。这种结构扩展了现有的基于IQP的方案的范围，同时保持其简单性和可验证性。其次，我们将隐藏的结构化代码（HSC）问题引入了稳定器方案的基础定义的数学挑战。为了评估经典安全性，我们探索了基于秘密提取的一类攻击，包括Kahanamoku-Meyer的攻击作为特殊情况。假设HSC问题的硬度，我们提供了稳定器方案安全性的证据。我们还指出，在原始QRC方案中观察到的漏洞主要归因于不适当的参数选择，可以通过适当的参数设置自然纠正。
关于概率分布的经典培训量子生成模型的协议
量子生成建模（QGM）依赖于准备量子状态并从这些状态中生成样品，作为隐藏或已知的概率分布。作为来自某些类别的量子状态（电路）的分布本质上很难经典样本，QGM代表了量子至上实验的出色测试床。此外，生成任务与工业机器学习应用越来越重要，因此QGM是证明实用量子优势的有力候选人。但是，这要求对量子电路进行培训以代表与工业相关的分布，并且相应的培训阶段在实践中为当前的量子硬件具有广泛的培训成本。在这项工作中，我们根据接受有效梯度计算的特定类型的电路提出了对QGM的经典培训方案，同时仍然难以采样。特别是我们考虑瞬时量子多项式（IQP）电路及其扩展。在时间复杂性，稀疏性和抗调解属性方面显示了它们的经典模拟性，我们开发了一种经典的可拖动方式来模拟其输出概率分布，从而使经典的培训允许经典培训到目标概率分布。与使用经典采样时不同，来自IQP的相应量子采样可以有效地进行。我们使用概率分布在常规台式计算机上最多30个QUAT的概率分布来证明IQP电路的端到端训练。当应用于工业相关的分布时，这种经典培训与量子采样的组合代表了在嘈杂的中间规模量子（NISQ）时代获得优势的途径。
final_rocket Lab Step介入为日本启动卫星 -
在加利福尼亚州的Electron Long Beach上响应迅速发射。2023年8月17日 - 火箭实验室（Rocket Lab USA，Inc。）（NASDAQ：RKLB）（“火箭实验室”或“ Company”）是发射服务和太空系统的全球领导者，今天宣布已签署了一项交易，以在Q-Shu Pioneers of Space of Space，Inc.（iqps of Space，Iqps）的Electron上发起地球观察卫星，iqp。IQP最初表现在另一辆发射车上，但IQP现已选择Rocket Lab将QPS-SAR-5推出，以专用于电子任务来加快部署。该发布计划不早于2023年9月，将iQPS的QPS-SAR-5（名为“ Tsukuyomi-i”）带入轨道上，从新西兰Mahia的Rocket Lab Punchent Complect进行专用的电子任务中。该任务被称为“月亮上帝唤醒”，在日本神的日本神Tsukuyomi承认。“这正是一种使Electron设计并一次又一次地交付的Mission Electron - 一位客户紧急寻求专门的发射到快速时间表上的独特轨道。我们很高兴将这种能力交付给IQP的新合作伙伴，并按计划继续他们的任务。“ IQPS的SAR技术可以在预防灾难，海洋监测，基础设施管理，农业等中发挥至关重要的作用。我们非常感谢Rocket Lab和我们的团队在安排这份新的发布合同方面的所有努力，因为对于我们来说，将卫星快速部署到轨道上并建立一个36 QPS-SAR星座非常有意义，这将在世界上几乎可以实现我们目标的世界任何地方。他们的航天器越早在轨道上，这些功能就可以交付得更快，因此我们很高兴有机会通过可靠的发射服务使IQPS的任务成为可能。” IQPS首席执行官Shunsuke Onishi博士评论说：“我们很高兴在6月成功的QPS-SAR-6发布后宣布QPS-SAR-5的新发布计划，尽管自从我们宣布QPS-SAR-5于去年5月宣布合同以来的状态变化延迟。我们认为，与QPS-SAR-5的Rocket Lab合作将发展我们的SAR图像数据服务并扩大我们的业务。”QPS-SAR-5是一种合成孔径雷达（SAR）卫星，它将在Orbit中QPS-SAR-6之后加入一个星座。IQPS的卫星是小型，高性能的SAR卫星，使用轻巧，大，可容纳的天线来收集地球高分辨率的图像，即使是通过云和不利天气条件。最终，IQPSstellation计划具有36个卫星，能够每10分钟监视地球上的特定固定点。
![arXiv:2005.01510v2 [quant-ph] 2022 年 2 月 18 日](/simg/b\b045af1b089f5f7bc46a20c160e9e19cf247572d.webp)
arXiv:2005.01510v2 [quant-ph] 2022 年 2 月 18 日
量子云计算正成为一种流行的模式，用户可以通过互联网体验量子计算的强大功能，从而实现量子计算即服务。问题是，当计算问题的规模超出传统计算机的能力范围时，用户如何确定服务器发送的输出字符串确实来自量子硬件？2008 年，Shepherd 和 Bremner 提出了一种基于简化电路模型（称为瞬时量子多项式时间 IQP）的加密验证协议，该协议可能适用于大多数现有的量子云平台。然而，Shepherd-Bremner 协议最近被 Kahanamoku-Meyer 证明是不安全的。在这里，我们提出了一种基于 IQP 的加密验证协议的扩展模型，其中 Shepherd-Bremner 构造可以被视为一种特殊情况。该协议不仅可以避免 Kahanamoku-Meyer 的攻击，还可以提供多种额外的安全措施来防止量子数据被伪造。具体来说，我们的协议允许同时对多个秘密字符串进行编码，从而大大增强了传统黑客攻击的难度。此外，我们还提供了用于估计与秘密字符串相关的相关函数的方法，这些函数是我们验证协议中的关键元素。
以应用为导向的全量子计算堆栈整体基准测试
量子计算系统需要根据其预期执行的实际任务进行基准测试。在这里，我们提出了 3 个“应用驱动”电路类别用于基准测试：深度（与变分量子特征值求解算法中的状态准备相关）、浅层（受 IQP 型电路启发，可能对近期量子机器学习有用）和平方（受量子体积基准测试启发）。我们使用几个性能指标来量化量子计算系统在运行这些类别的电路时的性能，所有这些性能指标都需要指数级的经典计算资源和来自系统的多项式数量的经典样本（位串）。我们研究性能如何随所使用的编译策略和运行电路的设备而变化。使用 IBM Quantum 提供的系统，我们检查了它们的性能，结果表明噪声感知编译策略可能有益，并且根据我们的基准测试，设备连接性和噪声水平对系统性能起着至关重要的作用。
从量子概率估计到量子电路模拟
研究量子电路的经典可模拟性为理解量子系统的计算能力提供了一条有希望的途径。一类量子电路是否可以用概率经典计算机有效模拟，或者是否可证明难以模拟，在很大程度上取决于“经典模拟”的确切概念，特别是所需的精度。我们认为，经典模拟的概念，我们称之为 epsilon -模拟（或简称 ϵ -模拟），抓住了拥有与其模拟的量子系统“等效计算能力”的本质：从统计上讲，不可能区分可以访问 ϵ -模拟器的代理和拥有模拟量子系统的代理。我们将 ϵ -模拟与各种替代模拟概念联系起来，主要关注我们称之为多盒的模拟器。多盒输出 1 /poly 精度的 Born 概率和边际加法估计。这种模拟概念通过最近的一系列可模拟性结果而受到重视。接受一些合理的计算理论假设，我们通过证明 IQP 电路和无条件魔法状态注入的 Clifferd 电路都难以 ϵ 模拟但允许使用多盒来证明 ϵ 模拟严格强于多盒。相反，我们还表明，在对输出分布稀疏性（多稀疏性）的额外假设下，这两个概念是等价的。
在 Quantum Advantage 上创建量子密码学
最近的预言机分离 [Kretschmer，TQC'21，Kretschmer 等人，STOC'23] 提出了从即使多项式层次结构崩溃也能持续存在的硬度源构建量子密码术的诱人可能性。我们通过从非相对化、研究充分的数学问题构建量子比特承诺和安全计算来实现这种可能性，这些问题被推测为 P # P 很难解决——例如近似复杂高斯矩阵的永量，或近似随机量子电路的输出概率。实际上，我们表明，只要基于采样的量子优势背后的任何一个猜想（例如，BosonSampling [Aaronson-Arkhipov，STOC'11]、随机电路采样 [Boixo 等，Nature Physics 2018]、IQP [Bremner、Jozsa 和 Shepherd，伦敦皇家学会院刊 2010]）为真，量子密码学就可以基于非常温和的假设，即 P # P ̸⊆ ( io ) BQP / qpoly 。我们的技术揭示了近似量子过程结果概率的难度、“单向”状态合成问题的存在以及有用的密码原语（如单向谜题和量子位承诺）的存在之间的紧密联系。具体而言，我们证明以下难度假设在 BQP 约简下是等价的。
许多能量测量的量子优势
量子电路输出采样问题已被提议作为展示量子计算优势（有时称为量子“霸权”）的候选问题。在这项工作中，我们研究是否可以为与物理可观测量测量相关的更具物理动机的采样问题实现量子优势展示。我们专注于对易于准备的产品量子态进行能量测量结果的采样问题 - 我们称之为能量采样。对于不同的测量分辨率和测量误差机制，我们提供了复杂性理论论证，表明不太可能存在有效的经典能量采样算法。特别是，我们描述了一个具有二维晶格上最近邻相互作用的哈密顿量家族，可以使用交换门量子电路（IQP电路）以高分辨率进行有效测量，而有效的经典模拟这一过程应该是不可能的。在这种高分辨率状态下，只有能够以指数级快进的汉密尔顿量才能实现，可以使用当前的理论工具将量子优势陈述与多项式层次崩溃联系起来，而对于较低分辨率的测量，这种论点则失败了。尽管如此，我们表明，如果我们假设量子计算机比经典计算机更强大，那么仍然可以排除用于低分辨率能量采样的有效经典算法。我们相信我们的工作为证明量子优势的问题带来了新的视角，并引发了汉密尔顿复杂性中有趣的新问题。
论文模板
ATP ATP腺苷-5'-三磷酸凸轮钙调蛋白CARQ CAQ+激活的Rho蛋白，带有嵌入的IQP Ceru ceru cerulean，相当于CFP CFP CFP CyAn荧光蛋白 Dulbecco's modified eagle medium FBS Fetal Bovine Serum FKBP12 12-kDa FK506 and rapamycin-binding protein FRB FKBP-rapamycin binding domain FRET Fluorescence resonance energy transfer GST Glutathione S-transferase His Polyhistidine-tag IRES Internal ribosomal entry site LB Luria Broth LOV Light-oxygen-voltage域，lov2域Lovs1K Lov2结构域与刺激1 c末端碎片MCS多个克隆位点MLCKP肌球蛋白轻链激酶激酶肽MRFP单体红色荧光蛋白相当于RFP，相当于RFP NES核出口NLS NLS NLS信号NLS信号NLS核定位PBS PBS PBS磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐酶磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐反应pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu pdbu PKC Protein kinase C pLyn Palmitoylation sequence of Lyn kinase RFP Red fluorescent protein, equivalent to mRFP SDS-PAGE Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis SH3 SRC Homology 3 Domain TEV Tobacco etch virus TEVp Tobacco etch virus protease TS Temperature-sensitive tsTEVp Temperature-sensitive tobacco蚀刻病毒蛋白酶tvmvp烟草静脉斑点病毒蛋白酶蛋白酶ven venus，相当于YFP YFP YFP黄色荧光蛋白，相当于Ven