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量子信息科学技术白皮书 最终版 2022.07.26
大萧条和两次世界大战的结合激发了政府对解决社会、经济和军事问题的积极兴趣。罗斯福总统成立了科学研究与发展办公室 (OSRD)，以支持美国在战争中的努力。OSRD 主任 Vannevar Bush 向罗斯福总统写了一份题为“科学：无尽的前沿”的报告，认为“基础研究是技术进步的领跑者”。布什的报告以及约翰·R·斯蒂尔曼向杜鲁门总统提交的报告“科学与公共政策：一项国家计划”帮助建立了 1950 年的国家科学基金会 (NSF)。正如物理学家 William A. Blanpied 所指出的那样，“NSF 从一开始就与众不同，因为它强调政府政策支持科学活动，而不是科学为政府政策服务。”国会于 1976 年在总统行政办公室设立科学技术政策办公室，认识到总统需要接受“有关需要政府最高层关注的问题的科学、工程和技术方面的建议”。
2022 年量子计算趋势
● 量子比特 - 量子信息的基本单位，是经典二进制比特的量子版本。它可以存在于叠加态 - 0 到 1 之间的任何状态 ● 量子比特保真度 - 量子比特保持相干/可操作的时间 ● 量子效应 - 叠加、干涉和纠缠 ● NISQ - 嘈杂的中尺度量子技术，通常指现代非常嘈杂的量子计算机 ● QASM - 用于编程量子计算机的量子组装 ● 量子霸权 - 证明可编程量子设备可以解决经典计算机无法在任何可行时间内解决的问题（任何问题） ● 量子优势 - 与霸权相同，但用于有用的应用
MoP_ Ep4 - 量子力学 TRANSCRIPT.docx
克里斯·蒂普森：首先我要说的是，任何物理学都是奇怪的。量子力学就是这样，更重要的是，它之所以如此，是因为它不仅混淆了我们通常认为的世界真相（考虑到我们对周围中等大小物体的常识理解），而且事物属性的组合方式不符合经典逻辑。因此，我们有一个著名的量子叠加概念。经典物理学中也有叠加的概念。例如，当一个人拨动吉他弦时，就会产生不同频率和不同谐波的叠加，从数学上讲，就是将这些不同的状态相加，以创建一个新的允许状态。但在量子力学中，情况有所不同，因为我们在非经典属性结构的背景下进行了叠加。
量子平行的马尔可夫链蒙特卡洛
平行MCMC技术使用多个建议来获得超过MCMC算法（例如大都市）的效率提高（Metropolis等人。1953; Hastings 1970）及其后代仅使用一个建议。Neal（2003）首先通过提出候选状态的“池”并使用动态编程来选择有效的MCMC过渡来推断隐藏的马尔可夫模型状态。接下来，Tjelmeland（2004）考虑了一般环境中的推论，并显示了如何维持任意数字P的详细平衡。考虑在R D上定义的概率分布π（dθ），该概率密度π（θ）相对于Lebesgue度量，即π（dθ）=：π（θ）dθ。要从目标分布π生成样品，我们制作了满足
寻找天空中的量子重力
量子重力的基本理论仍然难以捉摸，而对其进行搜索是当今基本物理学中最具挑战性，最有趣的努力之一。此外，在理论方面，从基本方法到量子重力等量子重力等量子重力或弦乐理论，到可观察到的可观察到的预测的路径是巨大的努力，而在实验方面，吸烟枪观察量子的量子重力效应仍然缺失。为了弥合量子引力和观察的基本理论之间的差距，出现了一种自下而上的方法：量子引力现象学。在本次演讲中，我将概述量子重力的现象学模型，以描述量子性重力与颗粒和粒子和磁场之间的相互作用，以下是量子和域的传播量和量子的传播。这些模型预测了粒子和磁场在经典弯曲时空上的常规行为的偏差，如一般相对论所述。将来，我们希望在接收宇宙的宇宙使者或超出精确的实验室实验中检测到这种偏差，或者缺乏这些影响将对量子引力的理论施加限制，以避免预测缺乏影响。
量子内积的电路设计与高效模拟及其对近期混合量子-经典机器学习影响的实证研究
在量子计算机上可验证的较低复杂度。然而，量子电路 (QC) 的 QIP 体现仍不清楚，更不用说对 QIP 电路的 (彻底) 评估，特别是在 NISQ 时代的实际环境中，通过混合量子经典管道将 QIP 应用于 ML。在本文中，我们从头开始精心设计 QIP 电路，其复杂性与理论复杂性一致。为了使模拟在经典计算机上易于处理，特别是当它集成在基于梯度的混合 ML 管道中时，我们进一步设计了一种高效的模拟方案，直接模拟输出状态。实验表明，与之前的电路模拟器相比，该方案将模拟速度提高了 68k 倍以上。这使我们能够对典型的机器学习任务进行实证评估，从通过神经网络的监督和自监督学习到 K 均值聚类。结果表明，在量子比特足够的情况下，典型量子机制带来的计算误差一般不会对最终的数值结果产生太大影响。然而，某些任务（例如 K-Means 中的排序）可能对量子噪声更加敏感。
量子密码学与经典通信
量子力学效应使得构建经典上不可能实现的密码原语成为可能。例如，量子复制保护允许以量子状态对程序进行编码，这样程序可以被评估，但不能被复制。许多这样的密码原语都是双方协议，其中一方 Bob 具有完整的量子计算能力，而另一方 Alice 只需向 Bob 发送随机的 BB84 状态。在这项工作中，我们展示了如何将此类协议一般转换为 Alice 完全经典的协议，假设 Bob 无法有效解决 LWE 问题。具体而言，这意味着 (经典) Alice 和 (量子) Bob 之间的所有通信都是经典的，但他们仍然可以使用如果双方都是经典的，则不可能实现的密码原语。我们应用此转换过程来获得具有经典通信的量子密码协议，以实现不可克隆的加密、复制保护、加密数据计算和可验证的盲委托计算。我们成果的关键技术要素是经典指令并行远程 BB84 状态准备协议。这是 (经典) Alice 和 (量子多项式时间) Bob 之间的多轮协议，允许 Alice 证明 Bob 必须准备了 n 个均匀随机的 BB84 状态（直到他的空间上的基础发生变化）。虽然以前的方法只能证明一或两个量子比特状态，但我们的协议允许证明 BB84 状态的 n 倍张量积。此外，Alice 知道 Bob 准备了哪些特定的 BB84 状态，而 Bob 自己不知道。因此，该协议结束时的情况 (几乎) 等同于 Alice 向 Bob 发送 n 个随机 BB84 状态的情况。这使我们能够以通用和模块化的方式用我们的远程状态准备协议替换现有协议中准备和发送 BB84 状态的步骤。
未来量子模拟器的研讨会
28。Linsel Simon Mathias（在Pers。）Ludwig-Maximilians-Universitätmünchen物理学系和Arnold Sommerfeld理论物理中心（ASC）
定量测量微电子设备中的电场，位于原位的STEM Victor Boureeau 1，Lucas Bruas 2，Matthew Bryan 2
定量测量微电子设备中电场的定量测量由位于原位的STEM Victor Boureeau 1，Lucas Bruas 2，Matthew Bryan 2，Matthew Bryan 2，Jean-LucRouvière3和David David Cooper 2** 1* 1。电子显微镜跨学科中心，EPFL，洛桑，瑞士。2。大学。Grenoble Alpes，CEA，Leti，Grenoble，法国。3。大学。Grenoble Alpes，CEA，Irig-Mem，Grenoble，法国。*通讯作者：David.cooper@cea.fr纳米尺度上字段的定量映射对于了解设备的行为并提高其性能至关重要。从历史上看，这是通过过轴电子全息图执行的，因为该技术已经成熟并提供了可靠的定量测量[1]。近年来，硬件的改进使扫描传输电子显微镜（STEM）实验期间的衍射模式的记录成为可能，从而生成所谓的4D-STEM数据集。越来越多的数据处理方法与特定的采集设置相结合，导致了广泛的像素化词干技术[2]。在这里，我们探讨了以像素化的茎构型进行的差异相位对比度（DPC）技术[3] [4]。它允许根据衍射平面中发射光束的强度位移对电场进行定量测量。我们将展示如何受显微镜和数据处理的配置影响类似DPC的像素化的茎测量值。结果将与电子全息图和仿真进行比较。样品在图1和图2中显示。1（c）。开始，我们将在掺杂的硅P -N结上进行工作，并以对称1 E 19 cm -3的浓度掺杂，在-1.3 V的反向偏置下进行检查。使用此样品，平均内部电位（组合电位）没有变化，偏置电压会增加内置电场。通过聚焦的离子束制备了连接的横截面，并在FEI Titan显微镜中使用Protochips Aduro 500样品支架附着在芯片上进行原位偏置实验，该实验在200 kV下运行。1（a，b），晶体厚度为390 nm，如收敛束电子衍射测量。使用二级离子质谱掺杂剂测量作为输入，用Silvaco软件对结中的电场进行建模。整个连接处的轮廓如图通过离轴电子全息图测量了偏置连接的电场，请参见图。1（c，d），并在除去非活动厚度后与建模很好地一致[1]。反向偏见的P-N连接的电场的大小约为0.65 mV.cm -1，耗尽宽度约为60 nm。已经研究了不同的像素化的茎构和处理方法，以测量连接处的电场。当探针大小大于特征场变化长度时，导致射击梁内部强度重新分布时，使用了一种算法（COM）算法。当传输梁小于场变化并经历刚性变速时，使用模板匹配（TM）算法[5]。2（a）。电场图如图首先，使用低磁化（LM）茎构型，使用的一半收敛角为270 µRAD，相机长度为18 m。连接处的衍射图显示了传输梁边缘处强度的重新分布，因此使用COM加工，请参见图。2（e）和图中绘制了一个轮廓。2（i）。连接点的耗尽宽度似乎约为100 nm，这表明由于LM茎配置的探针大小较大，