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变分量子编译的噪声抗性
摘要变分混合量子经典算法 (VHQCA) 是利用经典优化来最小化成本函数的近期算法，该算法可以在量子计算机上进行有效评估。最近，VHQCA 已被提出用于量子编译，其中目标幺正 U 被编译成短深度门序列 V。在这项工作中，我们报告了这些算法一种令人惊讶的噪声弹性形式。也就是说，我们发现尽管在成本评估电路中存在各种不相干噪声源，但人们经常会学习正确的门序列 V（即正确的变分参数）。我们的主要结果是严格的定理，指出最佳变分参数不受广泛噪声模型的影响，例如测量噪声、门噪声和泡利通道噪声。此外，我们在 IBM 噪声模拟器上的数值实现在编译量子傅里叶变换、Toffoli 门和 W 态准备时表现出弹性。因此，变分量子编译由于其稳定性，对于噪声较大的中型量子设备具有实际用途。最后，我们推测这种抗噪声能力可能是一种普遍现象，适用于其他 VHQCA，例如变分量子本征解算器。
基于模式匹配的量子电路重写框架
摘要 量子算法的实现依赖于根据底层量子处理器进行特定的量子编译。然而，在不同的物理设备中，有各种方法来物理实现量子比特并操纵这些量子比特。这些差异导致了不同的通信方法和连接拓扑，每个供应商都实现了自己的一组原始门。因此，量子电路必须重写或转换才能从一个平台移植到另一个平台。我们提出了一个基于模式匹配的量子电路重写框架，称为 QRewriting。它利用了一种使用符号序列的量子电路新表示。与使用有向无环图的传统方法不同，新的表示使我们能够轻松识别非连续出现但可简化的模式。然后，我们将模式匹配问题转换为寻找不同子序列的问题，并提出了一种基于多项式时间动态规划的模式匹配和替换算法。我们开发了一个用于基本优化的规则库，并将算术和 Toffoli 电路从常用的门集重写为 Surface-17 量子处理器支持的门集。与在 BIGD 基准上优化的最先进的量子电路优化框架 PaF 相比，QRewriting 进一步将深度和门数分别平均减少了 26.5% 和 17.4%。
工程师的量子力学
II。 波函数的正常函数III。 叠加原理和量子测量IV。 平均值 /期望值e。不确定性关系f。概率密度和表达概率电流密度g的连续性方程。希尔伯特空间h。对3D真实空间向量的简要回忆（评论）i。 简要回忆傅立叶扩展（评论）j。 希尔伯特矢量空间的介绍i。式符号II。 矩阵形式2的操作员 量子信息章节前奏：量子测量b。 简介c。产品状态d。纠缠状态e。矩阵形式f。 Bloch球G。基本大门h。 Pauli＆Hadamard运营商i。克利福德门 更多逻辑门k。受控的保利，控制的哈达玛德和受控的toffoli大门。贝尔的不平等。 Grover的算法。基本的公钥分布o。 基本量子传送3。 隧道 简介b。通过单个障碍i。派生II。 宽障碍c。通过单个矩形屏障d进行隧道时间d。隧道虽然是双屏障谐振隧道结构i。谐振隧道二极管 - 定性讨论e。 Breit-Wigner公式f。穿过多个障碍4。 量子点，井和纳米线：变量a的分离。 使用有效的质量方程式b进行变量分离的简介b。量子点c。量子井II。波函数的正常函数III。 叠加原理和量子测量IV。 平均值 /期望值e。不确定性关系f。概率密度和表达概率电流密度g的连续性方程。希尔伯特空间h。对3D真实空间向量的简要回忆（评论）i。 简要回忆傅立叶扩展（评论）j。 希尔伯特矢量空间的介绍i。式符号II。 矩阵形式2的操作员 量子信息章节前奏：量子测量b。 简介c。产品状态d。纠缠状态e。矩阵形式f。 Bloch球G。基本大门h。 Pauli＆Hadamard运营商i。克利福德门 更多逻辑门k。受控的保利，控制的哈达玛德和受控的toffoli大门。贝尔的不平等。 Grover的算法。基本的公钥分布o。 基本量子传送3。 隧道 简介b。通过单个障碍i。派生II。 宽障碍c。通过单个矩形屏障d进行隧道时间d。隧道虽然是双屏障谐振隧道结构i。谐振隧道二极管 - 定性讨论e。 Breit-Wigner公式f。穿过多个障碍4。 量子点，井和纳米线：变量a的分离。 使用有效的质量方程式b进行变量分离的简介b。量子点c。量子井波函数的正常函数III。叠加原理和量子测量IV。平均值 /期望值e。不确定性关系f。概率密度和表达概率电流密度g的连续性方程。希尔伯特空间h。对3D真实空间向量的简要回忆（评论）i。简要回忆傅立叶扩展（评论）j。希尔伯特矢量空间的介绍i。式符号II。矩阵形式2的操作员量子信息章节前奏：量子测量b。简介c。产品状态d。纠缠状态e。矩阵形式f。 Bloch球G。基本大门h。 Pauli＆Hadamard运营商i。克利福德门更多逻辑门k。受控的保利，控制的哈达玛德和受控的toffoli大门。贝尔的不平等。 Grover的算法。基本的公钥分布o。基本量子传送3。隧道简介b。通过单个障碍i。派生II。宽障碍c。通过单个矩形屏障d进行隧道时间d。隧道虽然是双屏障谐振隧道结构i。谐振隧道二极管 - 定性讨论e。 Breit-Wigner公式f。穿过多个障碍4。量子点，井和纳米线：变量a的分离。使用有效的质量方程式b进行变量分离的简介b。量子点c。量子井
用于最佳量子可逆电路合成
量子计算是一个新兴新兴的计算环境，最近从硬件和软件的角度完全利用了其高计算能力，吸引了激烈的研究兴趣。特别是，已经尝试通过有效的量子电路合成量子计算算法中的错误。在这项研究中，我们提出了优化模型的应用，用于合成具有最低实施成本的量子电路，以通过形成更简单的电路来降低错误率。我们的模型具有独特的结构，将电弧子集选择问题与常规多商品网络流模型结合在一起。该模型用多个控制Toffoli门靶向电路合成，以实现布尔可逆函数，这些功能通常用作许多量子算法中的关键组件。与以前的研究相比，所提出的模型具有统一但直接的结构，用于利用量子门的操作特征。我们的计算实验显示了所提出的模型的潜力，与先前的研究相比，获得量子成本较低的量子电路。所提出的模型还用于利用可逆逻辑的其他各个领域，例如低功率计算，容忍故障的设计和DNA计算。此外，我们的模型可以应用于基于网络的问题，例如物流分布和时间阶段网络问题。
使用离子伪电势对电池材料进行量子模拟
离子假势被广泛用于材料的经典模拟中，以建模由于核和核心电子引起的有效电位。模型较少的电子明确导致准确表示系统状态所需的平面波数减少。在这项工作中，我们会引入一种量子算法，该量子算法使用假稳定物来降低量子计算机上模拟周期性材料的成本。我们使用基于Qubitization的Quantu阶段估计算法，该算法在平面波的基础上对哈密顿量的第一量化表示。我们通过开发高度优化的汇编策略来将伪电势的复杂性纳入量子模拟的挑战。这说明了单位分解的线性组合，以利用可分离的伪电势的形式。我们的策略利用量子读取的记忆子例程作为量子算术的更有效替代品。我们估计应用算法的计算成本来模拟电池锂透气天导体材料，其中需要更准确的模拟来告知策略，以获得可逆访问其提供的超额容量的可逆访问。我们将使用三种材料的算法进行足够策划的模拟所需的量子和toffoli大门的数量：锰氧化锂，镍甘蔗氧化锂和锰锰氧化氟化物。我们的操作 -
教授Amlan Chakrabarti 博士简历
具有增强词语表示的编码器架构，载于 Springer Applied Intelligence，2022 年。4. S. Sarkar、DP Mukherjee 和 A. Chakrabarti，“强化学习用于足球传球检测和控球统计数据生成”，载于 IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems，2022 年，doi：10.1109/TCDS.2022.3194103。 5. M. Rakshit、S. Bhattacharjee、G. Garai、A Chakrabarti，“正交频分复用系统中基于音调预留的峰值与平均功率比降低技术的新型差分进化算法”，Swarm and Evolutionary Computation，爱思唯尔，第 72 卷，2022 年 7 月 6. A. Saha、R. Majumdar、D. Saha、A. Chakrabarti 和 S. Sur-Kolay，“具有 n-qudit Toffoli 门高级分解的 d-ary Grover 算法的渐近改进电路”，Phys. Rev. A，第 72 卷。 105，062453 – 2022 年 6 月 28 日发布。7. AK Das、B Chakraborty、S Goswami、A Chakrabarti，“一种基于模糊集的有效特征选择方法”，模糊集与系统，爱思唯尔，印刷中，2022 年。8. T. Chatterjee、A. Das、SI Mohtashim、A. Saha、A. Chakrabarti，“Qurzon：基于分而治之的分布式量子系统量子编译器原型”，Springer Nature Computer. Science，第 3 卷，323，2022 年。9. S. Basu、A. Saha、A. Chakrabarti 和 S. Sur-Kolay，“i-QER：一种减少量子误差的智能方法”，ACM Transactions on Quantum Computing，已接受（2022 年 5 月）。
量子点控制电子块触发量子计算程序
摘要 — 分析了致力于量子计算机设计问题的研究成果。讨论了与量子计算机创建相关的主要问题。提出了一种基于“自上而下”策略的解决创建真正量子计算机问题的全新方法，并进行了论证。该策略可以通过使用由二维材料（特别是石墨烯）形成的纳米触发器对量子比特的量子态进行初步可视化来实现。这指的是所有状态（包括纠缠态）的可视化（物化），这主要决定了量子计算机理论上可能的大量数学资源。提出了基于 q 位“先验”量子态的电子设备的框图。结果表明，为了实现量子计算过程，每个物化（可视化）的 Shor 单元应对应于电子方案的一个元素。该设备包括一个块，其中包含至少 10 10 个纳米触发器，它们充当量子计算的 q 位，这些触发器是使用石墨烯纳米带创建的，并由特殊元素控制。后者代表一种自组织量子点，在磁性方面具有两种本质上不同的状态。这种量子点是在化合物的基础上制备的，其分子以分子内重排为特征。纳米触发器用于形成可逆逻辑块或门。每个门包含三个触发器来执行逻辑操作。所提供的设备是一个嵌入在数字计算机中的附加电子单元，这使得能够根据量子物理学规定的要求实现计算过程。索引词——量子处理器、q-bit、石墨烯、纳米触发器、Toffoli 门。
![arXiv:2404.01302v1 [quant-ph] 2024 年 1 月 13 日](/simg/g:\will\search\icon\source\4\4abf9812899fc6c6d16eb953cbe0ea146f6e9ec3.webp)
arXiv:2404.01302v1 [quant-ph] 2024 年 1 月 13 日
近年来，量子计算得到了大力发展，主要是因为与电子计算机相比，量子计算可以为许多科学应用提供惊人的加速 [1]。量子计算可以追溯到理查德·费曼（Richard Feynman）的划时代论文，他在论文中指出，物理学“不是经典的”，因此应该在量子计算机上进行模拟 [2]。根据费曼的观察（这要归功于 T. Toffoli 和 E. Fredkin 等前辈研究人员），量子计算的早期理论工作于 20 世纪 80 年代开始，例如 Deutsch 关于量子理论、通用量子计算机和丘奇-图灵原理之间联系的研究[3]。随后，随着 20 世纪 90 年代中期 Shor 整数因式分解算法和 Grover 搜索算法的发表，该研究领域在理论工作和量子计算硬件方面也获得了显著发展势头。从那时起，量子计算的研究领域一直在不断发展 [4, 7, 8]。在应用方面，量子多体系统的模拟受到了特别的关注，因为它具有科学和工业意义，也因为它与量子硬件的密切联系，这意味着可以将量子哈密顿量直接映射到本地量子门。在本文中，我们将重点关注一个不太常见的领域，即使用量子计算机模拟经典流体[50]。为此，可以方便地参考由以下四个象限定义的物理计算平面：CC：用于经典物理的经典计算；CQ：用于量子物理的经典计算；QC：用于经典物理的量子计算；QQ：用于量子物理的量子计算。如图1所示（取自[5]）。费曼的观察属于图1所示的CQ区域，在该区域人们经常会遇到与量子多体问题相空间相关的指数复杂性障碍[11,12]。基本思想是，这种指数障碍可以通过 QQ 象限提供的量子比特表示的相应指数容量来处理。在本章中，我们将重点关注对角线外 QC 象限，量子计算的能力可能会在这里实现经典物理学中的计算难题。
工程光学晶格中的高效量子门和算法
光晶格中的超冷原子具有高度的可控性和较长的退相干时间。例如，物质多体系统中的奇异相互作用可以控制光晶格并探测高阶量子现象1，2。此外，光晶格中的超冷原子可以包含各种类型的相互作用。这些包括晶格缺陷，电子-电子相互作用，电子-声子相互作用和自旋轨道耦合（即SOC）3。因此，已有多篇报道研究了利用光晶格中的超冷原子来研究强关联量子系统4 – 8。通常，光晶格中的超冷原子遵循超流体状态并产生晶格无序。然而，当相邻原子之间的隧穿速率较小时，它可以遵循莫特绝缘体区域，并可以获得均匀的晶格结构9，10。有趣的是，这种结构为量子门和量子算法提供了有前途的平台 11、12。在参考文献 13 – 19 中，已经使用光学晶格实现了量子门。此外，在参考文献 20 – 22 中，光学晶格中的捕获原子已被用于实现量子门和算法。在这项工作中，我们考虑了结合自旋轨道耦合和塞曼分裂的捕获超冷原子的情况。因此，我们表明，基于我们的方案可以实现量子门和算法，与以前报道的方法相比，其性能更好（就处理时间而言）。例如，我们研究了使用所提出的方案实现受控非门和 Toffoli 门电路。此外，还提出并评估了 Simon 算法 23 和黑盒字符串查找算法。结果表明，实现此类门和算法所需的门数（以及所需的处理时间）明显小于以前报道的实现。论文提纲如下：“模型”部分，我们介绍了模型和哈密顿量。“工程格子中的新电路”部分，我们介绍了量子门电路并讨论了它们的性能。“量子算法”部分专门介绍量子算法方案。最后，“结论”部分包括结束语。
SIgN 附属出版物，作者：Florent GINHOUX
Dudziak D、Heger L、Agace WW、Bakker J、de Gruijl TD、Dress RJ、Dutertre CA、Fenton TM、Fransen MF、Ginhoux F、Heyman O、Horev Y、Hornsteiner F、Kandiah V、Kles P、Lubin R、Mizraji G、Prokopi A、Saar O、Sopper P、Stotz、Topp、H、Topp、EC、MM CH、van Pul K、van de Ven R、Wilensky A、Yona S、Zelle-Rieser C。人类非淋巴组织 DC 的制备和流式细胞术分析指南。欧洲免疫学杂志。 2024 年 12 月 12 日：e2250325 Araujo David B、Atif J、Vargas E Silva Castanheira F、Yasmin T、Guillot A、Ait Ahmed Y、Peiseler M、Hommes JW、Salm L、Brundler MA、Surewaard BGJ、Elhenawy W、MacParland S、Kuphoux、P. 和 Kupffer、Kuffer 细胞。ver 窦状隙可减轻新生儿败血症和脑膜炎。科学免疫学。 2024 年 11 月；9(101)：eadq9704。 Abdelbasset M、Saron WAA、Ma D、Rathore APS、Kozaki T、Zhong C、Mantri CK、Tan Y、Tung CC、Tey HL、Chu JJH、Chen J、Ng LG、Wang H、Ginhoux F、St John AL。胎儿单核吞噬细胞对寨卡病毒神经侵袭和先天感染期间神经保护的不同贡献。细胞。 2024年11月6日：S0092-8674(24)01210-8。 Guo W, Li Z, Anagnostopoulos G, Kong WT, Zhang S, Chakarov S, Shin A, Qian J, Zhu Y, Bai W, Cexus O, Nie B, Wang J, Hu X, Blériot C, Liu Z, Shen B, Venteclef N, Su B, Ginhoux F. Notch 信号调节肝病中巨噬细胞介导的炎症相关代谢功能障碍。免疫。 2024 年 10 月 8 日；57(10):2310-2327.e6。 Tiwari SK、Wong WJ、Moreira M、Pasqualini C 和Ginhoux F. 诱导多能干细胞来源的巨噬细胞作为模拟人类疾病的平台。天然免疫评论。 2024 年 9 月 27 日。Anagnostopoulos G、Blériot C、Venteclef N 和 Ginhoux F。免疫代谢重塑：宏量营养素和巨噬细胞的故事。结果 Probl Cell 不同。 2024；74：89-118。 Gessain G、Anzali AA、Lerousseau M、Mulder K、Bied M、Auperin A、Stockholm D、Signolle N、Sassi F、Marques Da Costa ME、Marchais A、Sayadi A、Weidner D、Uderhardt S、Blampey Q、Nakkireddy SR、Broutin S、Dutertre CA、Philaine、Walter、A-Plaine、A-Plaine J、Breuskin I、Casiraghi O、Gorphe P、Classe M、Scoazec JY、Bleriot C、Ginhoux F. 表达 Trem2 的多核巨噬细胞是头颈部鳞状细胞癌预后良好的生物标志物。癌症发现。 2024 年 9 月 16 日。