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在连续变量量子计算机上模拟量子场论
摘要：我们深入研究了使用光子量子计算来模拟量子力学并将其应用扩展到量子场论。我们开发并证明了一种利用这种连续变量量子计算 (CVQC) 形式来重现任意汉密尔顿量下量子力学状态的时间演化的方法，并证明了该方法在各种潜力下的显著效果。我们的方法以构建演化状态为中心，这是一种特殊准备的量子态，可在目标状态上诱导所需的时间演化。这是通过使用基于测量的量子计算方法引入非高斯运算来实现的，并通过机器学习进行增强。此外，我们提出了一个框架，其中可以扩展这些方法以在 CVQC 中编码场论而无需离散化场值，从而保留场的连续性。这为量子场论中的量子计算应用开辟了新途径。
在连续变量量子计算机上模拟量子场论
我们深入研究了使用光子量子计算来模拟量子力学并将其应用扩展到量子场论。我们开发并证明了一种方法，该方法利用这种连续变量量子计算 (CVQC) 来重现任意汉密尔顿量下量子力学状态的时间演化，并且我们证明了该方法在各种潜力下的显著效果。我们的方法以构建演化状态为中心，这是一种特殊准备的量子态，可在目标状态下诱导所需的时间演化。这是通过使用基于测量的量子计算方法引入非高斯运算来实现的，并通过机器学习进行增强。此外，我们提出了一个框架，其中可以扩展这些方法以在 CVQC 中编码场论而无需离散化场值，从而保留场的连续性。这为量子场论中的量子计算应用开辟了新的途径。
技术简介：量子计算机和后...
由于其复杂的设计和特性，量子计算机主要用于解决传统计算机过于复杂或无法完成的任务（例如自然科学和工程领域的模拟任务、物流和金融领域的优化任务、人工智能背景下的机器学习以及解决某些加密协议安全性背后的数学问题）。虽然通用量子计算机仍然主要是一种理论构造，但人们正在投入大量资金来构建它们。不仅 IBM、谷歌、微软和英特尔等大型科技公司，而且大学、衍生公司和初创企业也在开展相应的研发工作。尽管如今芯片上可以容纳的量子比特数仍然在几百个范围内（例如 IBM 于 2022 年推出的 Osprey 量子处理器有 433 个量子比特），但 IBM 计划到 2033 年建造一台 100,000 量子比特的量子计算机。2 如果能够实现这一雄心勃勃的目标，我们将进入所谓的密码相关量子计算机 (CRQC) 的领域。我们尚不知道量子计算机需要多大才能有资格成为 CRQC。部分原因是当前使用的物理量子比特极易出错，需要许多量子算法来纠正这些错误。迄今为止采用的主要方法是将多个物理量子比特组合成一个容错量子比特，称为逻辑量子比特。这一过程被称为量子误差校正 (QEC)，这一领域最近取得了长足进步。一种竞争性方法使用量子光学方法直接创建容错量子比特。
用于特征学习和分类的室温光学量子计算机
背景：我们正在构建一台室温、光学量子计算机，该计算机能够即时解决特征学习和分类问题，该技术目前在印度理工学院曼迪分校 CQST 处于 TRL 5.0 阶段。通过将量子比特转换成具有 20 个面的 3D 激光全息图（类似于二十面体），我们的计算机利用 16 个并行通道，提供相当于 16x320 个量子比特。凭借先进的用户界面、量子模拟器和量子处理能力，我们的计算机可作为图形处理器（GPU 而非 CPU）运行，无缝处理视频或照片等输入。它提取一个模型来解释隐藏在输入数据中的固有动态，并以量子实时馈送的形式提供输出。编写量子算法非常繁琐，但我们的计算机却能反映出科学家的好奇心，能够迅速为未知大数据提出一个准确率高达 86% 的近似理论模型，而且所有这些都无需依赖算法。
使用 IBM 量子计算机对引力光力学进行数字量子模拟
摘要 我们展示了汉密尔顿行为的数字量子模拟，该行为控制着量子力学振荡器和光场之间的相互作用，通过引力效应在它们之间产生量子纠缠。这是通过利用玻色子量子比特映射协议和数字门分解来实现的，这些协议和数字门分解使我们能够在 IBM Quantum 平台中可用的量子计算机中运行模拟。在应用误差缓解和后选择技术后，我们展示了在两台不同的量子计算机中获得的实验保真度结果。所获得的结果保真度超过 90%，这表明我们能够对相互作用进行忠实的数字量子模拟，从而对光机械系统中通过引力手段产生量子纠缠进行忠实的数字量子模拟。
基于中性原子量子计算机的实际应用 - QC-755
根据应用选择（金融、制药、物流、可再生能源），将使用优化和机器学习等技术，其中整个过程或部分过程将适应中性原子量子计算机的计算。目前，有使用中性原子进行优化和机器学习的算法。每个项目都旨在改进现有算法或提出替代算法和方法，以提高速度、所需的量子资源、步骤数或结果的准确性。
Unruh-DeWitt 量子计算机的设计约束
Unruh-DeWitt 粒子探测器模型已成功演示了量子比特和量子场之间具有非零信道容量的量子信息信道。这些探测器模型为实验上可实现的具有近乎完美信道容量的 Unruh-DeWitt 量子计算机提供了必要的框架。我们提出将自旋量子比特与 Luttinger 液体进行门控耦合作为 Unruh-DeWitt 探测器的实验室环境，并探索了在此环境和其他环境中支撑其可行性的一般设计约束。我们提出了几种实验场景，包括石墨烯带、HgTe 量子阱的量子自旋霍尔相的边缘态以及最近在过渡金属二硫化物中发现的量子异常霍尔相。从理论上讲，通过玻色子化，我们表明 Unruh-DeWitt 探测器可以进行量子计算，并确定它们何时可以通过 Luttinger 液体在量子比特之间建立完美的量子通信信道。我们的研究结果为全连接固态量子计算机和通过凝聚态物理学对量子场中的量子信息的实验研究指明了方向。
计算机与信息技术概论ppt
早期计算历史跨越数千年，算盘是最早用于计算的设备之一。巴比伦人在公元前 300 年创造了早期版本，而后来的版本则在公元 1200 年左右出现在中国和日本。在 17 世纪，布莱斯·帕斯卡和威廉·莱布尼茨等发明家开发了机械计算器，包括帕斯卡的齿轮式机器。查尔斯·巴贝奇于 1822 年设计了第一台机械计算机差分机。虽然他的设计由于资金问题而从未完成，但它为更复杂的设计奠定了基础。算法和编程的概念在这一时期开始形成。洛夫莱斯伯爵夫人奥古斯塔·艾达·金（拜伦）通常被认为是第一位程序员，她在 1843 年开发了一种名为 Ada 的计算机语言。她写了关于查尔斯·巴贝奇的分析机的笔记，该机旨在使用打孔卡进行计算。随着技术的进步，计算设备也在不断发展。第一台电子计算机出现于 20 世纪中叶，ENIAC（电子数字积分计算器）是 1946 年开发的第一台大型数字计算机。真空管最初用作电子开关，但后来被晶体管取代。晶体管的发明导致了集成电路的发展，集成电路涉及在单个硅片上放置多个晶体管设备。微处理器通过将中央处理器 (CPU) 封装到单个芯片上，彻底改变了计算方式。这标志着第四代计算机的开始，并为我们今天使用的现代计算系统铺平了道路。计算的历史丰富多彩，跨越了几个世纪和大洲。从算盘等古老设备到现在主宰我们生活的复杂机器，每一项创新都建立在上一项创新的基础上，从而带来了我们在现代技术中看到的令人难以置信的进步。英特尔公司推出了第一款微处理器芯片 Intel 4004，其工作频率为 108 kHz，包含大约 2300 个晶体管，相当于 15 台 IBM 个人电脑。 1981 年 8 月 12 日，IBM 发布了其新计算机 IBM PC。2004 年，IBM 将其 PC 业务出售给联想。苹果电脑公司由史蒂夫·乔布斯和史蒂夫·沃兹尼亚克于 1975 年创立，并于 1984 年推出了带有图形用户界面 (GUI) 的 Macintosh。笔记本电脑从 1981 年亚当·奥斯本的 Osborne 1 发展到 1988 年康柏的彩屏笔记本电脑，随后是 2008 年最薄的笔记本电脑 MacBook Air 和 2011 年戴尔 XPS 15Z。微软继续更新 Windows，推出其最新版本“Windows 8”。Linux 操作系统作为 MS Windows 的开源替代品而广受欢迎。最大的 PC 制造商惠普计划出售其 PC 部门，而苹果仍然是个人电脑的主要参与者，尤其是在创意市场。谷歌成为互联网解决方案的重要参与者。从 1990 年到今天，计算机的发展趋势是速度更快、体积更小、更可靠、更便宜、更易于使用。第五代计算设备专注于人工智能、并行处理以及开发响应自然语言输入并具有学习和自我组织的设备。计算机是一种数字设备，可以对其进行编程以将信息从一种形式转换为另一种形式，并且只理解两种状态（开/关或 0/1）。传统计算机包括 NASA 等组织使用的超级计算机和 20 世纪 50 年代为大型企业推出的大型计算机。个人计算机是小型、独立的设备，使用微处理器拥有自己的 CPU。硬件是指计算机的物理组件，而软件则由告诉计算机做什么的程序（指令）组成，存储在硬盘、CD-ROM、软盘或磁带等介质上。处理器是计算机的大脑，包括系统板、接口板和扩展槽。计算机的大脑是 CPU（中央处理器），这是一个或多个集成电路上的复杂电子电路，用于执行软件指令并与其他系统部件（尤其是 RAM 和输入设备）通信。CPU 是计算机的心脏。RAM（随机存取存储器）是一种临时存储器，以电子方式存储 ON 和 OFF 位，但断电时，RAM 中的所有内容都会丢失。它是易失性的，用于存储软件和数据。ROM（只读存储器）是用于永久存储启动指令和其他关键信息的集成电路。用户无法更改或删除此信息；它由制造商固定。ROM 也称为 ROM BIOS（基本输入输出系统软件）。ROM 包含启动指令和输入输出设备的低级处理，例如与键盘和显示器的通信。计算机经历了几代：第一代（1940-1956 年）使用真空管作为电路，使用磁鼓作为存储器。UNIVAC 和 ENIAC 是第一代计算机的代表。第二代计算机（1956-1963 年）使用晶体管，允许使用符号或汇编语言以文字指定指令。在此期间开发了 COBOL、FORTRAN、ALGOL 和 SNOBOL 等高级编程语言。与第一代计算机相比，第二代计算机的优势包括耗电量更少、体积更小、硬件故障更少、编程更简单。第四代计算机的性能和效率比前代计算机更高。这些系统使用微处理器，将数千个集成电路封装在单个硅片上，从而提高了处理速度。半导体存储器的集成实现了更快的数据传输速率，使硬盘更小、更便宜、更宽敞。此外，软盘和磁带的使用促进了计算机之间的数据移植，而图形用户界面 (GUI)、鼠标和手持设备的开发进一步提升了用户体验。在此期间，出现了 MS-DOS、MS-Windows、UNIX 和 Apple 专有系统等新操作系统，并辅以文字处理软件包、电子表格软件和图形工具。计算机的发展导致了更快、更大的主存储器和辅助存储器的发展。这使得可以在各种环境中使用的通用计算机得以创建。图形用户界面 (GUI) 简化了计算机的使用，使其可供更广泛的受众使用。因此，计算机成为办公室和家庭环境中日常生活中不可或缺的一部分。网络功能进一步推动了计算机的广泛采用，这促进了资源共享和硬件和软件的有效利用。第五代计算机正在以人工智能为核心进行开发。虽然仍处于开发阶段，但语音识别等应用程序已经在今天使用。目标是创建能够响应自然语言输入并能够学习和自我组织的设备。第五代计算机的两种主要编程语言是 LISP 和 Prolog。根据计算机的速度、数据存储容量和价格，计算机大致可分为四类。这些分类包括：1. 主存储器：接受数据或指令 2. 二级存储器：存储数据 3. 处理：处理数据 4. 输出：显示结果 5. 控制单元：控制和协调计算机内的所有操作 数据和指令的流动由控制单元控制，从而实现高效的处理和输出。目标是创建能够响应自然语言输入并能够学习和自我组织的设备。第五代计算机的两种主要编程语言是 LISP 和 Prolog。根据计算机的速度、数据存储容量和价格，计算机大致可分为四类。这些分类包括：1. 主存储器：接受数据或指令 2. 二级存储器：存储数据 3. 处理：处理数据 4. 输出：显示结果 5. 控制单元：控制和协调计算机内的所有操作 数据和指令的流动由控制单元控制，从而实现高效的处理和输出。目标是创建能够响应自然语言输入并能够学习和自我组织的设备。第五代计算机的两种主要编程语言是 LISP 和 Prolog。根据计算机的速度、数据存储容量和价格，计算机大致可分为四类。这些分类包括：1. 主存储器：接受数据或指令 2. 二级存储器：存储数据 3. 处理：处理数据 4. 输出：显示结果 5. 控制单元：控制和协调计算机内的所有操作 数据和指令的流动由控制单元控制，从而实现高效的处理和输出。
在控制中使用量子计算机：间隔矩阵属性
摘要 - Quantum Computing提供了一个强大的框架，用于解决经典棘手的计算问题。本文的目的是探索使用量子计算机来解决系统和控制理论中相关问题的使用。在最近的文献中，已经开发出不同的量子算法来应对二进制优化，该二进制优化在各种控制理论概率中起着重要作用。作为一个典型的例子，我们考虑了量子计算机上的间隔矩阵属性（例如非单星性和稳定性）的验证。我们提出了解决这些问题的量子算法，并研究了其在模拟中的性能。我们的结果表明，量子计算机为控制提供了一种有前途的工具，该工具的适用性在进一步的计算复杂问题上仍有待探索。