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通过模拟益生元分子的基态能量在高性能计算机上的基态能量
摘要。我们使用在Qiskit软件包中实现的变异量子本质量（VQE）来计算源自水，H 2 O和HCN氰化氢的小分子的基态能量。这项工作旨在基准基准算法，以计算与益生元化学相关的分子的电子结构和能量表面，从水和氰化氢开始，并在可用的模拟和物理量子硬件上运行它们。小量子处理器的算法的数值计算使我们能够设计更有效的协议，可以在实际硬件中运行，并分析其性能。对可访问量子处理原型的未来实现将基准量子计算机基准测试，并通过启发式量子算法进行量子优势的测试。
使用IBM/QIS-kit量子计算简介
本章的目的是向您展示如何使用IBM/Qiskit开发套件来开发量子计算机架构的算法。因此，我们打算在这种新体系结构中解决传统计算的经典问题。我们知道，在这种新范式中编写算法和程序是一个挑战，因此将被定义并提出量子计算的重要问题，例如其体系结构，纠缠，逻辑端口，使用的电路以及它们在与传统体系结构的关系方面的行为不同。通过演示，将介绍这种紧急技术如何提供有趣的并行性和与经典体系结构相关的显着加速度，从而使读者可以更好地准备在量子计算机上编程。
![arXiv:2012.09629v1 [physics.ed-ph] 2020 年 12 月 16 日](/simg/8\8396e70a955842aa0923302b707343f36ba59462.webp)
arXiv:2012.09629v1 [physics.ed-ph] 2020 年 12 月 16 日
量子计算是一项有望在未来几十年带来巨大优势的技术。尽管该技术仍处于原型阶段，但过去几年中，许多原型设备已向公众开放。与此同时，开源软件的开发也日趋成熟，这些软件用于以越来越复杂的方式使用和测试量子硬件。这些工具不仅为量子计算提供了新的教育机会，而且更广泛地为量子信息科学乃至整个量子物理学提供了新的教育机会。在本文中，我们将介绍一个旨在利用这些机会的教育资源案例研究：开源在线教科书“使用 Qiskit 学习量子计算”。本文概述了所涵盖的主题，并解释了每个主题所采用的方法。
加扰和量子隐形传态
摘要 加扰是一个由黑洞中的信息丢失问题引入的概念。本文我们从纯量子信息论的角度讨论了加扰的影响，而不考虑信息丢失问题。我们引入了用于量子隐形传态的7量子电路。结果表明，如果使用最大加扰幺正，隐形传态可以是完美的。由此我们推测“加扰的数量与隐形传态的保真度成正比”。为了证实这一猜想，我们引入了θ相关的部分加扰幺正，当θ = 0和θ = π/ 2时，它分别退化为无加扰和最大加扰。然后，我们利用qiskit（版本0.36.2）和7量子比特真实量子计算机ibm_oslo，以分析和数值方式计算平均保真度。最后，我们表明我们的猜想可能是正确的，也可能是错误的，这取决于贝尔测量的量子比特的选择。
具有变异量子本素质量的演示
变化量子算法利用叠加和纠缠的特征来通过操纵量子状态有效地优化成本功能。它们适用于最近在全球研究界可以使用的嘈杂的中间量子量子（NISQ）计算机。在这里，我们在IBM Qiskit运行时平台上的5 Q量和7 QUITION量子处理器上实现并演示了数值过程。我们将商业有限元元素方法（FEM）软件abaqus与实施变量量子eigensolver（VQE）相结合以建立集成管道。三个例子用于研究性能：六角形桁架，蒂莫申科束和平面连续体。我们使用这种杂种量子古典方法进行了有关基本固有频率估计收敛性的参数研究。当在不久的将来可用的量子计算机可用时，我们的发现可以扩展到更多自由度的问题。
![arXiv:2305.06538v1 [quant-ph] 2023 年 5 月 11 日](/simg/9\9d5343a368913d69d45280391b76e29664a1fdfe.webp)
arXiv:2305.06538v1 [quant-ph] 2023 年 5 月 11 日
量子计算已成为一种有前途的技术，可用于解决传统计算机无法解决的问题。在本研究中，我们引入了量子计算，并使用 IBM Quantum 平台上的 Qiskit 实现了变分量子特征求解器 (VQE) 算法来计算氢分子的基态能量。我们提供了量子力学、量子比特、量子门和 VQE 算法的理论框架。我们描述了我们的实现过程，并模拟了结果。此外，我们在 IBM Quantum 平台上进行了实验，并分析了结果。我们的研究结果表明，VQE 可以高效地高精度计算分子特性。然而，我们也发现了将算法扩展到更大分子的局限性和挑战。这项工作促进了量子计算研究的不断发展，并突出了 VQE 在解决现实世界问题方面的潜在应用。
BILP-Q：量子联盟结构生成
量子人工智能是一个新兴领域，它使用量子计算来解决人工智能中的典型复杂问题。在这项工作中，我们提出了 BILP-Q，这是有史以来第一个用于解决联盟结构生成问题 (CSGP) 的通用量子方法，该问题显然是 NP 难题。具体来说，我们将 CSGP 重新表述为二次二元组合优化 (QUBO) 问题，以利用现有的量子算法（例如 QAOA）来获得最佳联盟结构。因此，我们在时间复杂度方面对所提出的量子方法和最流行的经典基线进行了比较分析。此外，我们考虑了联盟值的标准基准分布，以使用 IBM Qiskit 环境在小规模实验中测试 BILP-Q。最后，由于 QUBO 问题可以通过量子退火来解决，我们使用真正的量子退火器 (D-Wave) 对中等规模问题运行 BILP-Q。
量子迷宫求解算法的开发
量子计算是一种新的、潜在的计算方式。与当前的经典计算相比，它采用了不同的方法和机制。量子计算的潜在或最高边界仍然未知。因此，目标是开发一个量子算法机器人，使用树形图迷宫来解决迷宫问题。树形图迷宫有 2n 条可能的路径，任务是找出路径中最短的路径。量子算法使用基于比率的方法来解决迷宫。IBM 的 Qiskit 被用作库，其中开发了量子算法，通过执行由量子门构建的量子电路来解决迷宫。已经开发并测试了两种量子算法。这两种量子算法的最短路径准确率平均分别为 78% 和 84%。这两种量子算法都以相同的方法战胜了相应的经典对手。
![arxiv：2103.07093v1 [Quant-ph] 2021年3月12日](/simg/4\4fa33fc4c55a167fc4619cf1270ec0b6cc6762cb.webp)
arxiv：2103.07093v1 [Quant-ph] 2021年3月12日
摘要 - 我们提出了一种量子合成算法，旨在产生短路并在实践中进行良好的扩展。主要贡献是使用通用“门”编码放置和拓扑的电路的新颖表示，该电路可以用几个数值优化的步骤替换Qfast算法在电路结构上替换昂贵的搜索。与最佳深度相比，基于搜索的最新技术时，Qfast会产生可比的结果：1。19×较长的电路最多四个QUAT，汇编速度为3。6×。此外，Qfast缩放多达七个Quart。与基于Qiskit的最新“规则”分解技术相比，Qfast会产生最多两个数量级（331×）的电路，尽管5。6×慢。我们还通过电路深度和运行时间来证明与其他技术的合成性以及配方的可调性。
DST QC 10_OCT_23
第一天。量子计算简介、量子计算的历史。第二天。应用与用例、量子计算与经典计算、量子计划与资源。第三天。叠加与纠缠原理、量子比特技术。第四天。接触电路组合器、量子信息科学套件 (QISKIT) 和量子模拟器 (QSIM) 工具包。第五天。量子力学与线性代数、线性算子和矩阵、泡利矩阵、内积、张量积。第六天。Python 编程、功能和安装简介。第七天。单/多量子比特门、量子电路、贝尔态。第八天。量子隐形传态、超密集编码。第九天。量子算法：量子傅里叶变换、Grover 算法。第十天。量子傅里叶变换和 Grover 算法的实现。