给定任意开放量子系统的演化,我们制定了一种通用且明确的方法来将系统的内部能量变化分离为与熵相关的贡献和不引起熵变化的部分,分别称为热量和功。我们还通过为系统的给定轨迹开发一个通用动力学方程来证明热量和功可以进行几何和动力学描述。该方程的耗散部分和相干部分仅对热量和功做出贡献,其中强调了反非绝热驱动的功贡献的特殊作用。接下来,我们定义系统不可逆熵产生的表达式,该表达式不明确依赖于周围环境的属性;相反,它取决于系统的一组可观测量(不包括其哈密顿量),并且与内部能量变化无关。我们用三个例子来说明我们的结果。
b'given x,y \ xe2 \ x88 \ x88 {0,1} n,设置不相交在于确定某些索引i \ xe2 \ x88 \ x88 \ x88 [n]是否x i = y i = 1。我们研究了在分布式计算方案中计算此功能的问题,在该方案中,在长度路径的两个末端将输入X和Y提供给处理器。该路径的每个顶点都有一个量子处理器,可以通过每回合交换O(log n)Qubits来与其每个邻居进行通信。我们对计算设置不相交所需的回合数感兴趣,而恒定概率远离1/2。我们称此问题\ xe2 \ x80 \ x9cset脱节在行\ xe2 \ x80 \ x9d上。集合脱节,以证明在计算模型中计算任意网络的直径的量子分布式复杂性。但是,当处理器在路径的中间顶点上使用的局部内存受到严重限制时,它们只能提供下限。更确切地说,仅当每个中间处理器的本地内存由O(log n)量子位组成时,它们的边界才适用。在这项工作中,我们证明了E \ xe2 \ x84 \ xa6 3 \ xe2 \ x88 \ x9a'
物理计算元素的响应时间是有限的,神经元也不例外。在皮质网络的分层模型中,每层都引入了响应滞后。物理动力学系统的这种固有属性导致刺激的处理延迟,并导致网络输出和启发性信号之间的时机不匹配,因此不仅会推断,而且还可以学习。我们引入了潜在平衡,这是一个慢速组件网络中推断和学习的新框架,通过利用生物神经元的能力来避免这些问题,以相对于其内存潜力进行输出。该原理可以独立于网络深度,可以实现准稳定推断,并避免需要分阶段可塑性或计算昂贵的网络松弛阶段。我们从依赖网络的广义位置和动量的前瞻性能量函数中共同得出脱离神经元和突触动力学。所得模型可以解释为具有连续时间,泄漏的神经元动力学和连续的局部局部可塑性的深层皮质网络中误差反向传播的误差。我们展示了对标准基准数据集的成功学习,并使用完全连接和连接的体系结构来实现竞争性能,并展示了如何将我们的原理应用于皮质微电路的详细模型。此外,我们研究了模型对时空底物缺陷的鲁棒性,以证明其在体内或在硅中的物理实现的可行性。§
军用卫星可用于多种基本用途,从跟踪军事部署和提供敌方能力图片,到全球定位系统 (GPS) 指挥部队调动和辅助导弹和无人机制导。但还有另一种同样重要的军用卫星——通信卫星 (SATCOM)。SATCOM 使军方能够在所有环境和情况下保持一致的通信,传递情报和监视信息,以便指挥官了解情况并果断采取行动。它们为机动部队提供超视距 (BLOS) 连接,传输实时战场情报。作战人员在移动和距离超过视距时经常会遇到通信困难。为了连接到国防信息系统网络 (DISN),他们传统上必须控制地形并引入电缆,这增加了作战
Bravyi、Gosset 和 König(Science 2018)、Bene Watts 等人(STOC 2019)、Coudron、Stark 和 Vidick(QIP 2019)以及 Le Gall(CCC 2019)最近的研究表明,浅(即小深度)量子电路和经典电路的计算能力存在无条件分离:量子电路可以以恒定深度求解经典电路需要对数深度才能求解的计算问题。利用量子纠错,Bravyi、Gosset、König 和 Tomamichel(Nature Physics 2020)进一步证明,即使量子电路受到局部随机噪声的影响,类似的分离仍然存在。在本文中,我们考虑了在计算结束时任何恒定部分的量子比特(例如,巨大的量子比特块)都可能被任意破坏的情况。即使在这个极具挑战性的环境中,我们也朝着建立量子优势迈出了第一步:我们证明存在一个计算问题,可以通过量子电路以恒定深度解决,但即使解决该问题的任何大子问题也需要对数深度和有界扇入经典电路。这为量子浅电路的计算能力提供了另一个令人信服的证据。为了展示我们的结果,我们考虑了扩展图上的图状态采样问题(之前的研究也使用过)。我们利用扩展图对顶点损坏的“鲁棒性”来表明,对于小深度经典电路来说很难解决的子问题仍然可以从损坏的量子电路的输出中提取出来。
b'given x,y \ xe2 \ x88 \ x88 {0,1} n,设置不相交在于确定某些索引i \ xe2 \ x88 \ x88 \ x88 [n]是否x i = y i = 1。我们研究了在分布式计算方案中计算此功能的问题,在该方案中,在长度路径的两个末端将输入X和Y提供给处理器。该路径的每个顶点都有一个量子处理器,可以通过每回合交换O(log n)Qubits来与其每个邻居进行通信。我们对计算设置不相交所需的回合数感兴趣,而恒定概率远离1/2。我们称此问题\ xe2 \ x80 \ x9cset脱节在行\ xe2 \ x80 \ x9d上。集合脱节,以证明在计算模型中计算任意网络的直径的量子分布式复杂性。但是,当处理器在路径的中间顶点上使用的局部内存受到严重限制时,它们只能提供下限。更确切地说,仅当每个中间处理器的本地内存由O(log n)量子位组成时,它们的边界才适用。在这项工作中,我们证明了E \ xe2 \ x84 \ xa6 3 \ xe2 \ x88 \ x9a'
由量子力学定律支配计算的计算机概念通常最早归功于费曼 [10]。一般而言,量子计算机能够在某些类别的问题上胜过传统计算机,这是通过大幅减少解决特定问题所需的计算次数来实现的。这通常是通过利用物理系统中量子比特之间的量子纠缠来实现的,使得量子计算机中的每个计算操作能够执行相当于多个经典操作的操作。然而,构建量子计算机的主要困难之一是缓解和处理错误要困难得多。量子计算机通常只有在能够利用量子比特状态叠加时才比传统计算机更具优势。如果量子算法中没有任何量子比特通过任何操作或初始化进入状态叠加,则该算法通常可以等效地以经典方式执行。因此,量子计算机的物理实现需要处理退相干,因为这可能会以意想不到的方式使波函数崩溃,从而在计算中引入意外的错误。
近年来,量子计算是基于量子力学的一个组合模型,一直引起了很多关注。某些经典概率通过量子计算有效地求解,因此到目前为止已经提出了各种量子算法。这种算法之一是量子幅度拟合[1],这是一种填充溶液的方法。量子振幅幅度需要在算法的第一个步骤中创建量子叠加。在其余步骤中,迭代正在运行以选择性地扩大预定状态下解决方案状态的幅度。如果我们准备符合解决方案的验证的量子状态,则减少这些迭代的数量。本文提出了一种通过H,X,CH和CX门来创建任意计算基础状态的量子叠加的方法。
[Schumacher '96;舒马赫,尼尔森'96;劳埃德'97; Shor '02; Devetak '05;渡边'12; Cubitt '15]
摘要 - 量子状态之间的歧视是量子信息理论中的一项基本任务。给定两个量子状态ρ +和ρ-,HELSTROM的测量区分它们的误差概率最小。然而,发现和实现HELSTROM测量值对许多量子位上的量子状态可能具有挑战性。由于这种困难,人们对识别接近最佳的局部测量方案非常有兴趣。在这项工作的第一部分中,我们概括了Acin等人的先前工作。(物理。修订版A 71,032338),并证明使用贝叶斯更新的本地贪婪(LG)方案可以最佳区分任何两个可以写成任意纯状态的张量产物的状态。然后,我们表明,相同的算法无法以消失的误差概率(即使在较大的子系统限制中)区分混合状态的张量产物,并引入了一种局部刺激(MLG)方案,并严格效果更好。在这项工作的第二部分中,我们将这些简单的本地方案与一般动态编程(DP)方法进行比较。DP方法发现了一系列最佳的局部测量和子系统测量的最佳顺序,以区分两个张量产生状态。1