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使用同时吸收栅极吸收的最佳量子映射
摘要 - 在实现量子误差校正（QEC）之后，Quantum计算机专注于嘈杂的中间尺度量子（NISQ）应用。与需要QEC的众所周知的量子算法（例如Shor's或Grover的算法）相比，NISQ应用具有不同的结构和属性，可以利用编译。编译的关键步骤是将程序中的Qubits映射到给定量子计算机上的物理Qubit，这已被证明是一个难题。在本文中，我们提出了OLSQ-GA，这是一种最佳的量子映射器，具有同时交换闸门吸收期间的关键特征，我们表明这是NISQ应用程序非常有效的优化技术。与其他最先进的方法相比，量子近似优化算法（QAOA）是一个重要的NISQ应用，OLSQ-GA可将深度降低高达50.0％，将深度降低100％，这转化为55.9％的法律改善。OLSQ-GA的溶液最优性是通过精确的SMT公式实现的。为了获得更好的可伸缩性，我们以初始映射或交替匹配的形式增强了方法，从而使OLSQ-GA加快了272倍的速度，而没有最佳损失。
通过马德隆变换进行流体动力学的量子模拟
开发数值方法以在通用量子计算机上有效模拟非线性流体动力学是一项具有挑战性的问题。本文定义了 Madelung 变换的广义，以通过狄拉克方程解决与外部电磁力相互作用的量子相对论带电流体方程。狄拉克方程被离散化为离散时间量子游动，可在通用量子计算机上有效实现。提出了该算法的变体，以在均匀外力的情况下使用当前噪声中间尺度量子 (NISQ) 设备实现模拟。使用该算法对当前 IBM NISQ 上的相对论和非相对论流体动力学冲击进行了高分辨率（高达 N = 2 17 个网格点）数值模拟。本文证明了可以在 NISQ 上模拟流体动力学，并为使用更通用的量子游动和量子自动机模拟其他流体（包括等离子体）打开了大门。
引用原始发表的论文（记录的版本）：Bengtsson，A.，Vikstål，P。，Warren，C。等（2020）。提高了
量子计算承诺在许多范围内的指数计算加速度，例如加密，量子模拟和线性代数[1]。即使一台大型，容忍故障的量子计算机仍然有很多年的距离，但在过去的十年中，使用超导电路[2-4]取得了令人印象深刻的进步，导致嘈杂的中间尺度量子（NISQ）ERA [5]。可以预测，NISQ设备应允许“ Quantum-tumpremacy” [6]，也就是说，解决了在合理时间内在古典计算机上棘手的问题。最近通过对随机电路的输出分布进行采样[7]，这是在53 QUIT的处理器上证明的。最突出的NISQ算法是用于组合优化问题的量子近似优化算法（QAOA）[8-10]和用于计算分子能量的变量量子量化量化算法[11-13]。QAOA是一种启发式算法，可以将多项式速度带到量子中编码的特定问题的解决方案
![arxiv：2109.12790V2 [QUANT-PH] 30 SEP 2021](/simg/g:\will\search\icon\source\9\912b151da57afe5461db4d4e2feae9a12e6ec412.webp)
arxiv：2109.12790V2 [QUANT-PH] 30 SEP 2021
噪声中间量子量子（NISQ）设备上的量子算法很快有能力模拟经典棘手的量子系统，并证明量子优势。但是，NISQ设备上存在的不可忽略的门误差阻碍了常规量子算法的实现。实用策略通常利用混合量子经典算法来证明NISQ时代量子计算的潜在有用的应用。在众多杂种量子古典算法中，最近的效果突出了基于量子计算的哈密顿时刻的量子算法的发展，⟨φ| ˆ H n |相对于量子状态| φ⟩。在本教程综述中，我们将简要审查这些量子算法，重点关注使用量子硬件计算哈密顿时刻的典型方式，并根据计算的量子计算的矩提高估计状态能量的准确性。此外，我们将介绍一个示例，以说明如何测量和计算四个位点海森贝格模型的哈密顿时刻，并计算使用Real IBM-Q Nisq硬件上假想时间演化的模型的能量和磁化。沿着这条线，我们将进一步讨论与这些算法相关的一些实际问题。我们将通过在不久的将来讨论在这个方向上的一些可能的发展和应用来结束本教程审查。
通过马德隆变换进行流体动力学的量子模拟
开发数值方法以在通用量子计算机上有效模拟非线性流体动力学是一项具有挑战性的问题。本文定义了 Madelung 变换的广义，以通过狄拉克方程解决与外部电磁力相互作用的量子相对论带电流体方程。狄拉克方程被离散化为离散时间量子游动，可在通用量子计算机上有效实现。提出了该算法的一种变体，用于在均匀外力的情况下使用当前噪声中间尺度量子 (NISQ) 设备实现模拟。使用该算法对当前 IBM NISQ 上的相对论和非相对论流体动力学冲击进行了高分辨率（高达 N = 2 17 个网格点）数值模拟。本文证明了可以在 NISQ 上模拟流体动力学，并为使用更通用的量子游动和量子自动机模拟其他流体（包括等离子体）打开了大门。
PSFC/JA-22-61 通过...进行流体动力学的量子模拟
开发数值方法以在通用量子计算机上有效模拟非线性流体动力学是一项具有挑战性的问题。在本文中，定义了 Madelung 变换的广义以通过狄拉克方程求解与外部电磁力相互作用的量子相对论带电流体方程。狄拉克方程被离散化为离散时间量子游动 (DTQW)，可在通用量子计算机上有效实现。提出了该算法的一种变体，以在均匀外力的情况下使用当前的噪声中间尺度量子 (NISQ) 设备实现模拟。使用该算法在当前 IBM NISQ 上执行相对论和非相对论流体动力学冲击的高分辨率（高达 N = 2 17 个网格点）数值模拟。这项工作表明可以在 NISQ 上模拟流体动力学，并为使用更一般的量子游动和量子自动机模拟其他流体（包括等离子体）打开了大门。
上下文子空间变分量子特征求解器和非上下文投影假设的稳定器框架
摘要：量子化学是噪声中型量子 (NISQ) 设备的一个有前途的应用。然而，量子计算机迄今为止尚未成功解决具有真正科学意义的问题，算法的进步对于充分利用当今可用的普通 NISQ 机器来说是必不可少的。我们讨论了一种基于将分子汉密尔顿量划分为两部分的基态能量估计方法：一部分是非上下文的，可以用经典方法求解，另一部分是上下文分量，可通过变分量子特征求解器 (VQE) 程序获得量子校正。这种方法被称为上下文子空间 VQE (CS-VQE)；然而，在将其部署到 NISQ 设备上之前，还有一些障碍需要克服。我们在这里解决的问题是 ansatz，即我们在 VQE 期间对其进行优化的参数化量子态；最初并不清楚汉密尔顿量的分裂应如何反映在 CS-VQE ansa ̈ tze 中。我们提出了一种“非上下文投影”方法，该方法由稳定器形式中 CS-VQE 的重新表述所阐明。这定义了从完整电子结构问题到上下文子空间的假设限制，并促进了可在 NISQ 设备上部署的 CS-VQE 的实现。我们使用量子模拟器验证了非上下文投影假设，并展示了一组小分子的化学精确基态能量计算，同时显著减少了所需的量子比特数和电路深度。
C HARTER：通过放大门可逆性识别量子电路中最关键的门操作
摘要 — 当量子程序在嘈杂的中型量子 (NISQ) 计算机上执行时，它们会受到硬件噪声的影响；因此，程序输出通常是错误的。为了减轻硬件噪声的不利影响，有必要了解硬件噪声对程序输出的影响，更重要的是，了解硬件噪声对量子程序内特定区域的影响。识别和优化对噪声更敏感的区域是扩展 NISQ 计算机功能的关键。为了实现这一目标，我们提出了 C HARTER ，这是一种新技术，用于精确定位量子程序中受硬件噪声影响最大、对程序输出影响最大的特定门和区域。使用 C HARTER 的方法，程序员可以精确了解其代码的不同组件如何影响输出，并优化这些组件，而无需在传统计算机上进行不可扩展的量子模拟。索引术语 — 量子计算、NISQ 计算、量子误差检测、量子误差缓解
对噪声量子设备上电路近似的经验评估
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。
