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线性和非线性分数反应扩散方程的量子算法
高维分数阶反应扩散方程在生物学、化学和物理学领域有着广泛的应用，并表现出一系列丰富的现象。虽然经典算法在空间维度上具有指数复杂度，但量子计算机可以产生仅具有多项式复杂度的量子态来编码解决方案，前提是存在合适的输入访问。在这项工作中，我们研究了具有周期性边界条件的线性和非线性分数阶反应扩散方程的高效量子算法。对于线性方程，我们分析和比较了各种方法的复杂性，包括二阶 Trotter 公式、时间推进法和截断 Dyson 级数法。我们还提出了一种新算法，该算法将汉密尔顿模拟技术与交互图像形式相结合，从而在空间维度上实现最佳缩放。对于非线性方程，我们采用 Carleman 线性化方法，并提出了一种适用于分数阶反应扩散方程空间离散化产生的密集矩阵的块编码版本。
量子模拟的准备
介绍了一个框架，用于在一个空间维度的 2 味晶格理论中实时模拟强子和原子核的弱衰变。通过 Jordan-Wigner 变换映射到自旋算子后，发现标准模型的单代需要每个空间晶格点 16 个量子比特。该动力学包括量子色动力学和味变弱相互作用，后者通过四费米有效算子实现。在 Quantinuum 的 H1-1 20 量子比特捕获离子系统上开发并运行了实现该晶格理论中时间演化的量子电路，以模拟单个重子在一个晶格点上的 β 衰变。这些模拟包括初始状态准备，并针对一个和两个 Trotter 时间步骤执行。讨论了此类晶格理论的潜在内在误差修正特性，并提供了模拟由中微子马约拉纳质量项引起的原子核 0 νββ 衰变所需的主要晶格哈密顿量。
宇宙膨胀的量子模拟
摘要：本文将 Jordan-Lee-Preskill 算法（一种模拟平直空间量子场论的算法）推广到 3+1 维膨胀时空。推广后的算法包含编码处理、初态准备、膨胀过程和后期宇宙可观测量的量子测量。该算法有助于获得宇宙非高斯性的预测，可作为量子器件的有用基准问题，并检验膨胀微扰理论中关于相互作用真空的假设。我们的工作内容还包括对宇宙微扰理论的格子正则化的详细讨论、对 in-in 形式主义的详细讨论、对使用可能适用于 dS 和 AdS 时空的 HKLL 类型公式进行编码的讨论、对边界曲率微扰的讨论、对时间相关汉密尔顿量的三方 Trotter 模拟算法的描述、用于模拟无间隙理论的基态投影算法、对量子扩展的 Church-Turing 论题的讨论以及对在量子装置中模拟宇宙再加热的讨论。
魔术状态蒸馏和量子化学量子算法中的栅极汇编
用于量子化学的量子算法绘制分子中电子的动力学与耦合自旋系统的动力学。为了达到有趣分子的化学准确性，必须应用大量的量子门，这意味着需要进行量子误差校正和易于断层的量子计算。可以通过门编译的一组易于故障的通用操作来构建任意耐断层操作。量子化学算法是通过使用猪排公式分解耦合自旋系统的动力学来编译的，并使用Cli效法操作和单值旋转合成分解的动力学，并通过最终近似于单质量旋转的单个质量旋转序列，并通过单位固定器单位单位单位Qubit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bite。某些容忍故障的门取决于被称为魔术状态的特定单量状状态的制备。结果，门汇编和魔术状态蒸馏对于解决量子计算机上的量子化学问题至关重要。我们回顾了最近的进展，这已经提高了通过数量级来提高栅极汇编和魔术状态蒸馏的效率。
2021 年 11 月 通过低碳、可持续的方式推动南非经济增长
和包容性循环经济 循环经济简报 第 1 号（共 8 篇） 这篇简短的评论文章旨在介绍 CSIR 对循环经济的立场和解读，并开启有关南非行业机会的讨论。 循环经济作为持续和有弹性的经济增长以及创造就业机会的新模式正在获得关注 1 。它为履行国际气候承诺和实现可持续发展目标提供了手段。南非向循环经济的转变为低碳、可持续和有弹性的经济增长提供了机会；并解决了不平等、贫困和失业这三重挑战。 Anton Nahman、Linda Godfrey、Suzan Oelofse 和 Douglas Trotter CSIR PO Box 395 Pretoria, 0001 电话：+27 21 888 2403 电子邮件：ANahman@csir.co.za CSIR 观点文章和简报提供了对当前科学、技术和创新发展以及相关政策主题的看法。 © CSIR 2021。本简报中表达的调查结果、解释和结论不一定反映 CSIR 的观点。
CCSI 2050 年非洲零碳电气化路线图
作者还要感谢以下专家及其各自组织的同事参加 2020 年 7 月 15 日举行的“2050 年非洲能源之路”在线研讨会，为本研究做准备；其中一些人还参加了作者在 2020 年 9 月和 10 月的后续采访：国际可再生能源机构 (IRENA) 的 Luis Janeiro；国际能源机构 (IEA) 的 Stephanie Bouckaert、Arthur Contejean、Arnaud Rouget、Lucila Arboleya 和 Yasmine Arsalane；拉彭兰塔-拉赫蒂理工大学 (LUT) 的 Christian Breyer 和 Solomon Oyewo；瑞典皇家理工学院 (KTH) 的 Mark Howells；全球能源互联网发展合作组织 (GEIDCO) 的 Frank Qiankun Wang、Yu Ni、Wei Zheng 和 Zi Chen；埃尼恩里科马泰基金会 (FEEM) 的 Paolo Carnevale；以及哥伦比亚工程学院的 Vijay Modi。作者还要感谢 2020 年 11 月接受作者采访的以下专家：Galina Alova、Philipp Trotter 和 Francesca Larosa。最后，作者要感谢联合国非洲经济委员会 (UNECA) 的 Antonio Pedro 审查本研究。
模拟格子施温格模型的量子算法
Schwinger 模型（1+1 维量子电动力学）是研究量子规范场论的试验平台。我们给出了可扩展的显式数字量子算法来模拟 NISQ 和容错设置中的格子 Schwinger 模型。具体而言，我们使用最近推导的交换子界限对 Schwinger 模型的低阶 Trotter 公式模拟进行了严格分析，并给出了两种情况下模拟所需资源的上限。在格点中，我们发现在 N/2 个物理点上具有耦合常数 x − 1 / 2 和电场截止 x − 1 / 2 Λ 的 Schwinger 模型可以在量子计算机上使用 e O ( N 3 / 2 T 3 / 2 √ x Λ) 中的多个 T 门或 CNOT 进行模拟，时间为 2 xT，操作数为固定算子误差。这种使用截断 Λ 的缩放效果优于量子比特化或 QDRIFT 等算法的预期效果。此外，我们给出了可扩展的测量方案和算法来估计可观测量，这些可观测量在 NISQ 和容错设置中都是通过假设一个简单的目标可观测量（平均对密度）来计算的。最后，我们将通过模拟估计此可观测量的均方根误差限制为理想和实际 CNOT 通道之间的菱形距离的函数。这项工作提供了对模拟 Schwinger 模型的严格分析，同时还提供了可以测试后续模拟算法的基准。
N14 新闻快讯 2024 年 9 月 - 海军预备役
对于 SSO 大家庭来说，在过去近 3 年中担任 SSO 项目经理是我的荣幸。我坚信，现在是担任战略海运官员的最佳时机。最让我兴奋的是，每天参与人数和完成的任务数量都有大幅增加。本财年将连续三年创下部队参与人数的新高，而且没有放缓的迹象。另一个令人兴奋的消息是更新了 OPNAVINST 1534，这是过去 2 年许多办公室付出的巨大努力。管理 SSO 项目的 RESPERMAN 已经在等待签署，并将为该项目提供长期需要的改进。将部队重新调整为 4 个新的 UIC 并创建准备事件，在医疗和动员准备方面取得了创纪录的成果。当然，我需要感谢过去几年来无数人的帮助。特别感谢 Andrew Wood 上尉和 Joshua Lipps 上尉（前任和现任 CNRFC N1）以及 Tom Trotter 先生（CNRFC N1 副手）的指导和辅导。所有前任和现任 SSO 主任和副主任。特别感谢 Mike Messenger 中校的所有帮助和一起共事的愉快时光。非常感谢我在 N14 项目办公室工作期间服务过的所有 SSO 和 TAR 水手。你们每个人都很棒，能与你们共事是我的荣幸。我要特别感谢 Andrew Harmon 中尉和 Anthony Franza 中尉，他们是我在项目办公室工作时间最长的中尉。有他们在，我对办公室的成功充满信心。我即将退休。在正式离职之前，我将继续在 N14 工作。虽然我想继续服役，但一个相当不幸的健康问题导致我改变了方向。幸运的是，海军和 VA 一直非常照顾我。我最诚挚的祝福和问候，
MenACWY 疫苗（英国）
1 Snape, MD 和 AJ Pollard，脑膜炎球菌多糖蛋白结合疫苗。Lancet Infect Dis，2005。5(1)：第 21-30 页。2 Khatami, A., MD Snape, T. John, S. Westcar, C. Klinger, L. Rollinson, D. Boutriau, N. Mesaros, J. Wysocki, A. Galaj, LM Yu 和 AJ Pollard，B 型流感嗜血杆菌-C 群脑膜炎球菌糖结合疫苗加强剂量后的免疫持久性：随机对照试验的随访。儿科传染病杂志，2011。30(3)：第 21-30 页。 197- 202。3 Ishola, DA, Jr.、R. Borrow、H. Findlow、J. Findlow、C. Trotter 和 ME Ramsay，《疫苗推出十年后英格兰血清 C 群脑膜炎奈瑟菌杀菌抗体的流行情况》。《临床疫苗免疫学》，2012 年。19(8): 第 1126-30 页。4 Erlewyn-Lajeunesse M、Hunt LP、Heath PT 和 Finn A，《英国和爱尔兰免疫接种后的过敏反应不良事件》。《儿童疾病档案》，2012 年。97:487-90。5 卫生部。禁忌症和特殊注意事项：绿皮书，第 6 章。2013 年 [2020 年 2 月访问]；可从以下网址获取：https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/655225/ Greenbook_chapter_6.pdf 6 Ladhani SN、Giuliana MM、Biolchi A、Pizza M、Beebeejaun K、Lucidarme J、Findlow J、Ramsay ME、Borrow, R，B 型脑膜炎球菌疫苗的有效性英国地方性高毒力脑膜炎奈瑟菌 W 株。紧急感染疾病。 2016 年 2 月；22(2):309-11。 doi：10.3201/eid2202.150369。 7 英格兰侵袭性脑膜炎球菌病：2018 至 2019 年流行病学年度实验室确认报告。访问日期：2020 年 2 月。网址：https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/842368/hpr3819_IMD-ann.pdf)
a随机量子 - 算法 - 统计 - 阶段...
量子计算机可用于模拟动力学并学习量子系统的光谱，例如由某些哈密顿h h描述的构成复合分子或伴侣的相互作用粒子。相位估计[1]在统一的u = e iht上有效地解决了计算基态启用的常见光谱问题，只要我们能够有效地准备一个具有非平凡（非指数性的小）重叠的试验状态。标准相位估计的每次运行都会返回单个特征值，其精度和成功概率取决于使用u的次数。最近，已经提出了相位估计的统计方法[2-4]，其中每次运行仅使用少数几个Ancillae和较短的电路。因此，统计阶段估计可能更适合于固定和深度限制的早期耐断层量子计算机。但是，在这些方法中，单次运行给出了某些运行时j的估计器的样本，仅此运行时J，仅此操作不足以推断光谱属性。需要具有不同J值的多个运行，并且统计分析给出了表格信息，并有信心随着获得的数据量而增加。这些运行可以在多个量子计算机上大规模平行。相关地，Lin＆Tong [4]的方法不仅是其分析中的实力，而且还会从随机的集合中产生Runtimes J，因此也会产生电路。基于使用Trotter公式实现U的简单方案具有O（L）门复杂性[5-9]。阶段估计的成本（统计或标准）通常取决于哈密顿的稀疏性L，在适当的基础上分解时，诸如Pauli的基础时，哈密顿量中的术语数量。这对于化学和伴侣科学中的电子结构问题可能会过时，在n-轨道问题上，我们通常具有L = O（n 4）[10]。使用经远比轨道[11，12]来更好地求解电子电子相互作用时，这会增加到l = o（n 6）。有趣的是，下线性非cli效率o（√