我要感谢我的学术导师 John Preskill 的深刻指导。他为这篇论文中的许多想法埋下了种子。我感谢 Oskar Painter 和他的团队成员,特别是 Eunjong Kim 和 Xueyue “Sherry” Zhang,感谢他们进行了许多有趣的讨论,并提出了他们对量子信息的不同看法。我感谢 Fernando Brandão 和 Xie Chen 与 John 和 Oskar 一起担任我的论文答辩委员会成员。我从加州理工学院的许多研究人员、访问过加州理工学院的人以及我在其他地方遇到的人那里受益匪浅,这里就不一一列举了,我对他们每个人都心存感激。我想特别提到一些我曾多次交谈过的人:Victor Albert、Michael Beverland、Thom Bohdanowicz、Aaron Chew、Richard Kueng,尤其是 Aleksander Kubica。我非常感谢 ARO-LPS (W911NF-18-1-0103) 和 NSF (PHY-1733907) 的资助。我使用“vZome”软件 (https://vzome.com/home/) 创建了第 4 章中的几个图形。最后,我要感谢我的家人和朋友一直以来的支持。
内部世界对外部世界的“镜像”,以及理性和推理在生成内部现实模型中的作用。因此,所追求的认识论是“纯粹理性”而非经验研究的产物,因此人们认为认识论理论界定了人类知识的必要条件、绝对基础和不容置疑的前提。对于这项先验任务——反思理解和纯粹理性的任务——心理学家和神经生物学家的经验观察通常被认为是无关紧要的,或者至少不能对先验结论产生任何重大修正。柏拉图、笛卡尔和康德是这一传统中一些主要的历史人物;一些当代人物是奇泽姆 (1966)、斯特劳森 (1966)、戴维森 (1974) 和麦金 (1982)。可以肯定地说,大多数哲学家仍然支持先验策略来解决一些非平凡的问题
相互作用系统通常以它们的基态和低能激发的特性为特征。例如,在自旋系统中,即使基态可能相似,低能激发的特征也可以将海森堡模型与伊辛或 XY 模型区分开来。在量子材料中,可以通过仔细对它们的激发进行分类来区分各种各样的有间隙系统(由电荷密度波、强关联或超导引起)。低能激发的特性因材料所表现出的物理行为而异。考虑一个绝缘体,其低能行为可以用相互作用的自旋很好地描述。它将表现出与金属费米液体不同的低能激发,而金属费米液体的低能行为可以用电子准粒子很好地描述。此外,不同的探针(如光导率、中子散射或光发射)可以探测系统的不同方面。举一个具体的例子,我们来看看 Fe 基超导体 FeSe 的低能激发。我们已经从自旋(中子)[ 1 ] 和电荷(光学)[ 2 ] 两个角度对这些激发进行了研究。这两个角度提供的关于材料的相关信息相互补充。有些多体相互作用系统可以通过分析确定其光谱。在自旋系统中(如 XY 模型),Holstein-Primakoff [ 3 ] 或 Jordan-Wigner [ 4 ] 变换会将系统转换为可以立即确定激发光谱的形式。这是因为自旋系统的激发实际上具有费米子特性,而这种特性在原始自旋图像中很难提取。另一种方法是猜测波函数,然后获得激发,例如 BCS 理论 [ 5 ] 或量子霍尔效应 [ 6 ]。然而,对于一大类系统,还没有已知的精确解,必须通过数值方法获得编码低能激发的相关函数。可以通过以下方式实现
2.活动 ①超导量子计算机 开发出独创的64量子比特全栈量子计算机。 • 开发出64量子比特量子计算机“A”,并将其实现云服务。 • 富士通开始运行基于“A”技术开发的第二台量子计算机。 • 大阪大学也开始提供使用RIKEN 64量子比特芯片的云服务。 ②光量子计算机 成功开发出光量子计算机 • 开发出可以在100MHz系统时钟下计算连续变量的线性代数运算的光量子计算机。 • 在应用研究方面,提供了由云系统和软件开发工具包组成的量子计算机平台。 ③半导体量子比特 实现高保真度硅5量子比特 • 通过减少量子设备中门操作的误差,实现了5量子比特的世界最高保真度(>99.99%)。 (常规>99.9%) ④量子计算理论与软件 开发了用于模拟大规模量子系统的量子电路设计方法 • 开发了一种通用的、实用的方法,使量子计算机能够在紧凑的量子程序中高效地模拟大规模量子系统。 • 能够以比以前高100倍的精度计算量子系统的动力学。
量子理论推动了量子技术的发展,量子技术的进步也进一步增强了我们对量子理论的理解。在这些技术中,量子计算具有特殊的重要性,因为它基于量子态概念,即量子比特或量子位。为了推进量子计算,加深对量子场论的理解至关重要。在这封信中,我们将量子理解定义为迈向这一目标的第一步。从经典感知过渡到量子感知至关重要,因为在构建量子计算机时,保持经典观点会带来许多挑战。然而,采用量子思维可以减轻这些困难。这封信将首先通过研究经典理解的过程来介绍量子感知,以及这种新的思维方式如何改变我们对自然的看法。我们将讨论这种思维转变如何为量子技术和量子计算的实现提供更好的概念理解。
状态 | 0 ⟩ 和 | 1 ⟩ 称为基态,上述方程的状态为:任何长度为 1 的基态的线性组合都是有效状态。在谈论状态长度时,我们将其视为矢量。请记住,这对应于量子力学的第一公设。重要的是,给定状态 | ψ ⟩ = α | 0 ⟩ + β | 1 ⟩ 的物理量子比特,不可能找出 α、β。我们只能测量量子比特。让我们举一个测量的例子。如果我们在标准基础上进行测量,基态为 | 0 ⟩ 和 | 1 ⟩ ,那么我们将有 | α | 2 的概率观察到状态 | 0 ⟩ ,并以 | β | 2 的概率得到状态 | 1 ⟩ 。这为为什么状态的范数应该为 1 提供了更多理由。与经典计算的情况一样,我们使用多个量子比特在量子计算机中存储数据。两个量子比特的可能状态是什么?基态应该是 | 0 ⟩| 0 ⟩ 、 | 0 ⟩| 1 ⟩ 、 | 1 ⟩| 0 ⟩ 和 | 1 ⟩| 1 ⟩ 。我们将状态 | 0 ⟩| 0 ⟩ 与状态 | 00 ⟩ 等同,其他基态也类似。和以前一样,我们会说这些状态的任何线性组合都是有效状态。
上一堂课,我们开始在诚实但很有趣的情况下,由于Ben-Or,Goldwasser和Wigderson [1]而呈现BGW多方计算(MPC)构建。在此设置中,对手控制t 而不是观察他们的内部状态,并试图学习有关诚实当事方秘密投入的信息。 我们注意到他们的协议在理论上是信息的! 它不依赖任何密码学,即使对手都很强大,也是安全的。 我们注意到,如果我们依靠密码学,我们可以抵抗任何数量的损坏! 构造。 BGW协议由三个阶段组成:而不是观察他们的内部状态,并试图学习有关诚实当事方秘密投入的信息。我们注意到他们的协议在理论上是信息的!它不依赖任何密码学,即使对手都很强大,也是安全的。我们注意到,如果我们依靠密码学,我们可以抵抗任何数量的损坏!构造。BGW协议由三个阶段组成:
大脑、计算和数据科学计划是班加罗尔 Pratiksha Trust 创始人 Kris Gopalakrishnan 先生和 Sudha Gopalakrishnan 女士的创意。2015 年 6 月,Pratiksha Trust 在班加罗尔印度科学研究所设立了三个杰出讲座教授职位。这些讲座教授职位的目的是将神经形态计算、计算神经科学、机器学习和数据科学领域的一线研究人员带到印度科学研究所校园,以帮助加强这些重要新兴领域的研究和国际合作。该计划的使命是促进密切的研究合作,从而在印度科学研究所和印度的大脑、计算和数据科学领域实现能力建设、生态系统创建和产生高影响力的研究成果。
定义(对抗示例[28])令H x x:r p→r是通过经验风险最小化训练的模型,最佳参数x⋆。让(a,b)是B∈{ - 1,1}和a∈Rp的样本。对抗性示例是扰动δ∈RP设计,旨在引导训练有素的模型H x⋆以错误地分类给定的输入a。给定的ϵ> 0,它是通过求解