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![arXiv:2111.02345v1 [quant-ph] 2021 年 11 月 3 日](/simg/g:\will\search\icon\source\4\49c4a40d3ba97abc565923d1c7981581d3630d82.webp)
arXiv:2111.02345v1 [quant-ph] 2021 年 11 月 3 日
纠错码是为了纠正噪声通信信道中的错误而发明的。然而，量子纠错 (QEC) 有更广泛的用途，包括信息传输、量子模拟/计算和容错。这些促使我们重新思考 QEC，特别是量子物理在编码和解码方面所起的作用。许多量子算法，尤其是近期的混合量子经典算法，只使用有限类型的量子态局部测量，这一事实导致了各种称为量子误差缓解 (QEM) 的新技术的出现。这项工作从几个角度研究了 QEM 的任务。利用一些基于经典和量子通信场景的直觉，我们澄清了 QEC 和 QEM 之间的一些基本区别。然后，我们讨论了噪声可逆性对 QEM 的影响，并给出了一个显式构造，称为 Drazin 逆，用于不可逆噪声，它是迹保留的，而常用的 Moore-Penrose 伪逆可能不是。最后，我们研究了对噪声缺乏充分了解的后果，并推导出可以使用 QEM 降低噪声的条件。
8.2 量子误差缓解 8.2.1 零噪声外推
在详细讨论 QEM 环境中的各种算法中的两种之前，我们先介绍一下 QEM 方法的总体思路。我们将主电路定义为理想情况下会产生完美输出状态 ˆ ⇢ 0 的过程。由于存在噪声，主电路会产生噪声状态 ˆ ⇢ 。为了解释电路的工作原理，我们考虑一个可观测量 ˆ O，其期望值就是我们寻求的输出信息。为了计算这个值，我们将运行电路 N 个样本，即电路执行的次数。同样，在无噪声的情况下，N 样本的有限值意味着估计平均值的有限不准确性。这就是所谓的散粒噪声。然而，在这种情况下，ˆ O 的期望值不会因噪声而出现系统性偏移，即偏差。QEM 旨在减少这种偏差。通常，这意味着相应的方差会增加。然后，需要增加电路运行次数 N > N 样本进行补偿。与无噪声电路相比，采样开销是 QEM 方法以重复次数计算的成本。
![arXiv:2201.00752v5 [quant-ph] 2022 年 10 月 13 日](/simg/g:\will\search\icon\source\6\637b7142eec4045b3d7fe5a2d5d8e1af213bd145.webp)
arXiv:2201.00752v5 [quant-ph] 2022 年 10 月 13 日
在噪声中型量子 (NISQ) 设备时代，可控硬件量子比特的数量不足以实现量子误差校正 (QEC)。作为替代方案，量子误差缓解 (QEM) 可以通过重复实验和数据后处理来抑制测量结果中的误差。典型的误差缓解技术，例如准概率分解法，忽略了不同门之间的相关误差。在这里，我们介绍了一种基于量子电路的矩阵积算子 (MPO) 表示的 QEM 方法，该方法可以表征具有多项式复杂度的噪声信道。我们的技术在深度 = 20 的完全并行量子电路上进行了演示，该电路最多有 N q = 20 个量子比特，受到局部和全局噪声的影响。电路误差减少了几倍，噪声通道只有一个小的键维数 D ′ = 1。 MPO表示在不消耗更多实验资源的情况下提高了噪声建模的准确性，提高了QEM的性能并拓宽了其应用范围。我们的方法有望应用于更高维度、更多量子比特和更深深度的电路。
减轻实际嘈杂中间体中的现实噪声...
量子误差缓解 (QEM) 对于嘈杂的中型量子 (NISQ) 设备至关重要。虽然大多数传统的 QEM 方案都假设离散门电路，噪声出现在每个门之前或之后，但这些假设不适合描述可能具有强门依赖性和复杂非局部效应的实际噪声，以及模拟量子模拟器等通用计算模型。为了应对这些挑战，我们首先扩展了场景，其中每个计算过程（无论是数字还是模拟）都由连续时间演化描述。对于来自工程汉密尔顿量缺陷或额外噪声算子的噪声，我们表明它可以通过随机 QEM 方法有效抑制。由于我们的方法仅假设精确的单量子位控制，因此它适用于所有数字量子计算机和各种模拟模拟器。同时，可以利用理查森外推法来抑制缓解过程中的错误。当我们在能量松弛和失相噪声下使用各种哈密顿量以及具有额外双量子比特串扰的数字量子电路对我们的方法进行数值测试时，我们发现模拟精度提高了 2 个数量级。我们评估了我们方案的资源成本，并得出结论，使用 NISQ 设备进行精确量子计算是可行的。
推进朱莉娅溪钒项目
本演示文稿包含前瞻性语句。那些前瞻性陈述反映了仅在本演讲日期持有的观点。任何此类陈述都属于固有的风险和不确定性。实际事件或结果可能与任何前瞻性陈述中表达或暗示的事件或结果有重大不同，并且这种偏差既正常又是可以预期的。接收者必须对问题的可能性进行评估，并发表前瞻性陈述。QEM对事物的可能性没有任何陈述，即发表前瞻性陈述。QEM及其董事，雇员，代理人，顾问和顾问：对本演讲的收件人不给予有关本演示文稿中包含的陈述的准确性或完整性或与任何其他事项有关的陈述的代表或保证；在法律允许的全部范围内，对本演示文稿的接收者不承担任何责任，并且对本演讲中任何陈述中的任何错误或遗漏不承担任何责任。
2024临时财务报告
托尼·皮尔森（Tony Pearson）非执行董事（2024年11月20日辞职）本财务期间公司的主要活动是朱莉娅溪钒和石油页岩项目的勘探。结果截至2024年12月31日的期间的税后损失为$ 1,770,050（2023：$ 2,728,306）。运营审查矿山开发研究完成RPM咨询服务PTY LTD（“ RPM”）成功地完成了QEM的Julia Creek Project Project vanadium and Energy Project的范围研究（以下称为“研究”）。拟议的开发是一个开放式开采操作，其现场加工设施可生产高纯度的五氧化钒和运输燃料产品。在昆士兰州和联邦政府发表的关键矿产策略的支持下，该项目在区域和国家规模上很重要。这些策略的目标是加快关键矿物项目的加速发展，以生产所需的矿物质，例如钒，以提供可持续的供应链，以支持能源过渡挑战。请参阅2024年8月27日的ASX公告“ Julia Creek Project - Scoping研究完成”。
量子扑克——一款适用于 NISQ 设备上错误缓解技术的量子计算机游戏
摘要 量子计算机即将实现商业化。它们代表了计算领域的范式转变，学习难度很高。创建游戏是帮助初学者轻松过渡的一种方式。我们展示了一款类似于德州扑克的游戏，旨在将其作为一种引人入胜的教学工具来学习量子计算的基本规则。量子态、量子操作和测量的概念可以通过游戏的方式学习。与经典变体的不同之处在于，公共牌被“随机”初始化的量子寄存器取代，每个玩家的牌被从一组可用门中随机抽取的量子门取代。每个玩家都可以用他们的牌创建一个量子电路，目的是最大化计算基础中测量的 1 的数量。采用了叠加、纠缠和量子门的基本概念。我们使用 Qiskit（Aleksandrowicz 等人，2019 年，《量子计算的开源框架》）提供了概念验证实现。对使用模拟器和 IBM 机器创建的电路的结果进行了比较，结果表明当代量子计算机的错误率仍然很高。为了使嘈杂的中型量子 (NISQ) 计算机取得成功，即使对于简单的电路，也需要改进错误率和错误缓解技术。我们表明，量子错误缓解 (QEM) 技术可用于提高真实量子设备上可观测量的期望值。
物理学 - 基于POD的学习，用于从头开始QEM- ...
量子纳米结构在电子，光子学，材料，药物等方面提供了重要应用。为了精确设计和分析纳米结构和材料，始终需要对Schrӧdinger或Schrӧdinger样方程进行模拟。对于大纳米结构，这些特征值问题在计算上可能是密集的。一种有效的解决方案是通过正交分解（POD）的学习方法，以及Schrӧdinger方程的Galerkin投影。pod-galerkin将问题投射到降低的空间上，其POD基础代表由模拟中的第一个原理引导的电子波函数（WFS）。为了最大程度地减少训练工作并增强Pod-galerkin在较大结构中的鲁棒性，先前提出了量子元素方法（QEM），该方法将纳米结构划分为通用量子元素。较大的纳米结构可以通过受过训练的通用量子元素构造，每个元素用其POD-Galerkin模型表示。这项工作对QEM-Galerkin进行了多元素量子点（QD）结构的彻底研究，以进一步提高QEM-Galerkin的训练效率和仿真精度和效率。为了进一步提高计算速度，在QEM-Galerkin模拟中还检查了定期电势的POD和傅立叶基础。结果表明，考虑到效率和准确性，POD电位基础甚至在周期性潜力方面都优于傅立叶电位基础。总的来说，Qem-Galerkin在计算中提供了多个元素QD结构的直接数值模拟的2阶速度，并且在包含更多元素的结构中观察到了更多改进。