摘要 我们研究了量子纠错对相干噪声的有效性。相干误差(例如,单位噪声)可以相互干扰,因此在某些情况下,受相干误差影响的量子电路的平均不保真度可能会随着电路大小的增加而二次增加;相反,当误差不相干(例如,去极化噪声)时,平均不保真度在最坏的情况下会随着电路大小线性增加。我们考虑了量子稳定器代码对噪声模型的性能,在该模型中,对每个量子位应用单位旋转,其中所有量子位的旋转轴和旋转角度几乎相同。特别是,我们表明,对于受这种独立相干噪声影响的环面代码和最小权重解码,只要噪声强度与代码距离成反比衰减,纠错后的逻辑通道会随着代码长度的增加而变得越来越不相干。对于弱相关相干噪声,也有类似的结论。我们的方法还可用于分析其他代码和容错协议对相干噪声的性能。然而,我们的结果并未表明,在噪声强度随代码块增长而保持不变的更物理相关情况下,逻辑通道的相干性会受到抑制,并且我们重述了阻止我们将结果扩展到这种情况的困难。尽管如此,我们的工作支持了容错量子计算方案将有效对抗相干噪声的想法,为担心控制误差和与环境的相干相互作用的破坏性影响的量子硬件制造商提供了令人鼓舞的消息。
由于 QIS 的时间跨度长且本质上是跨学科的,因此其发展面临着特殊的问题。该领域的研究人员在传统学科的边缘工作,因此有时很难获得资金或发展自己的事业。最优秀的学生被 QIS 带来的兴奋所吸引,但他们不确定如何在传统的学术部门内追求这种兴趣。最令人担忧的是,那些通过 QIS 研究获得高级学位的优秀年轻科学家经常被迫离开该领域,因为缺乏稳定的资金来支持他们的工作……
约翰·普雷斯基尔是加州理工学院的理查德·费曼理论物理学教授,也是加州理工学院量子信息与物质研究所所长。普雷斯基尔于 1980 年获得哈佛大学物理学博士学位,并于 1983 年加入加州理工学院任教。普雷斯基尔的职业生涯始于粒子物理学和宇宙学,但现在他的主要研究领域是量子信息科学。他感兴趣的是如何构建和使用量子计算机,以及我们对量子信息的深入理解如何阐明基础物理学中的问题。您可以在 Twitter 上关注他 @preskill。
我们现在拥有的。NISQ对于科学探索很有价值。,与最佳的经典硬件运行最佳的算法以解决相同问题相比,没有提出任何具有商业价值的NISQ计算的应用。
John Preskill 为加州理工学院量子计算课程所写的笔记。可从 http://www.theory.caltech.edu/people/preskill/ph229/notes/book.ps 获取
T.K. Paraiso,R.I。Woodward,D。G. Marangon,V。Lovic,Z.-L。 Yuan和A.J. Shields,量子通信的高级激光技术(教程评论)高级量子技术4,2100062(2021)H。K. Lo和J. Preskill,Quant。 inf。 计算。 8,431–458(2007)T.K.Paraiso,R.I。Woodward,D。G. Marangon,V。Lovic,Z.-L。 Yuan和A.J. Shields,量子通信的高级激光技术(教程评论)高级量子技术4,2100062(2021)H。K. Lo和J. Preskill,Quant。 inf。 计算。 8,431–458(2007)Paraiso,R.I。Woodward,D。G. Marangon,V。Lovic,Z.-L。 Yuan和A.J.Shields,量子通信的高级激光技术(教程评论)高级量子技术4,2100062(2021)H。K. Lo和J. Preskill,Quant。inf。计算。8,431–458(2007)
考试:10 月 ???? 日将举行一次期中考试。您可以携带两页信纸大小的笔记(一张双面纸或两张单面纸)。期末考试周期间还将举行期末考试,届时您可以做 2 页(4 面)笔记。课程网站:将在 Canvas 上:https://canvas.mit.edu/courses/10398。教科书:本课程材料的两个极佳参考资料是教科书《量子计算和量子信息》(Nielsen 和 Chuang 编著)和 John Preskill 的讲义(在线网址为 http://theory.caltech.edu/ ~ preskill/ph229)。这些不是必需的,但如果您仅使用课程笔记(我将撰写)难以理解材料,则强烈建议您阅读它们。我将每周在课程网站上发布与我们涵盖的材料相关的部分。家庭作业:每周都会有作业集,在 Gradescope 上交。您可以晚交 24 小时的 pset,但会受到 10% 的惩罚。如果没有 S 3 的说明,在发布解决方案后将不接受迟交的 pset,我们计划在解决方案发布后 24 小时发布。协作:鼓励在家庭作业上进行协作。但是,请自己写下解决方案。家庭作业的目的是让您学习材料,与盯着一张白纸几个小时试图找出解决问题的方法相比,向他人寻求帮助可以让您学得更好。逐字逐句地复制他人的解决方案不会产生效果,如果我们注意到这一点,您最终可能会在该 pset 上得到 0 分。我计划布置一些棘手的练习,但我不打算布置让您无法弄清楚如何进行的练习 — 如果我这样做了,请投诉。您必须在每项作业中列出所有协作者。如果你大量使用课本或 Preskill 笔记以外的资源,也请在作业中注明。如果你没有合作者,也请在作业中说明。
AdS/CFT 对应关系是一本词典,将 ð d + 1 Þ 维反德西特时空体引力理论 (AdS) 与 ad 维边界共形场论 (CFT) 联系起来。这种对应关系是部分构建的理论 (AdS 引力) 与当前具有完整数学结构的理论 (CFT) 之间对偶性的一个例子。1 因此,它作为通向量子引力理论的一种手段,或者至少是通向广义相对论和量子场论之间调和的一种手段,具有重要意义。物理哲学家在分析这种对偶性的意义时并没有懈怠;特别是它如何接受现实主义的解释(Le Bihan & Read, 2018),以及如何从涌现的角度理解体理论和边界理论之间的关系(De Haro, 2017;De Haro, Mayerson, & Butter field, 2016;Dieks, van Dongen, & de Haro, 2015;Rickles, 2013;Teh, 2013;Vistarini, 2017)。最近,一项将 AdS/CFT 对应解释为擦除保护量子纠错码 (QECC) 的提议引起了人们的兴趣(Almheiri, Dong, & Harlow, 2015;Pastawski, Yoshida, Harlow, & Preskill, 2015;Harlow, 2018;Wolchover, 2019)。擦除保护 QECC 是一种将信息编码在多量子比特希尔伯特空间子空间元素中的程序,这样就可以检测和纠正因擦除而导致的错误。2 该提案引发了“时空是 QECC”的非正式主张(Preskill,2017 年;Wolchover,2019 年)。