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劳伦斯伯克利国家实验室
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劳伦斯伯克利国家实验室
量子计算机的一个备受期待的应用是作为量子多体系统的通用模拟器，正如理查德·费曼在 20 世纪 80 年代所推测的那样。过去十年，量子计算在模拟量子系统静态特性（即小分子的基态能量）方面取得了越来越多的成功。然而，在当前到不久的将来的嘈杂中型量子计算机上模拟量子多体动力学仍然是一个挑战。在这里，我们展示了在 IBM 的 Q16 Melbourne 量子处理器和 Rigetti 的 Aspen 量子处理器上成功模拟非平凡量子动力学；即通过原子厚度的二维材料中的 THz 辐射超快速控制新兴磁性。其中包括执行此类模拟的完整代码和分步教程，以降低未来对这两台量子计算机进行研究的门槛。因此，这项工作为近期量子计算机上各种量子动力学的有前景的研究奠定了基础，包括 Floquet 态的动态局部化和噪声环境中量子比特的拓扑保护。
圣劳伦斯县工业发展局
高科技工作，如康宁坎顿工厂的工作，为当地大学毕业生提供了劳动力的多样化和就业机会。提高公司绩效 – 该项目将使康宁能够增加当地工厂的成型能力，从而提高产量和能力。通过提高工厂生产高纯度、高质量玻璃产品的能力，该项目不仅有助于康宁加强坎顿工厂的运营，还将为该公司在纽约州本已重要的业务做出贡献。资本投资：该项目的总项目成本估计为 13,300,000 美元，不包括过去四年对该工厂已进行的投资。税基/振兴物业：扩建将支持现有的基础设施，增加物业价值，并将导致在 PILOT 结束时应付的估计物业税增加。社区和区域利益：康宁是创新材料科学领域的全球领导者。先进材料制造是 OCO Global 代表纽约电力局进行的全球搜索中的主要工业领域。该项目支持的强大的本地康宁业务是北部地区材料和先进制造集群的关键。此外，该公司拥有全球知名度和良好的声誉，展示了圣劳伦斯县吸引和支持顶级雇主的能力。此外，“通过优先开展有助于通过更有利可图的运营确保生存的活动，保留和扩大县内现有雇主”被列为圣劳伦斯县和 IDA 于 2017 年通过的综合经济发展战略的五大目标之一。区域财富创造：康宁生产“可贸易”产品，即出口到圣劳伦斯县以外客户的产品。 2016 年圣劳伦斯县经济发展研究由纽约电力局委托麦肯锡公司进行，该研究多次提到最大限度地利用这些“可贸易”行业产品的重要性，这是该县未来发展的关键要素。该县 CEDS 进一步指出，“非贸易企业：NYPA 研究强调，该县只有 40% 的国内生产总值是由非贸易行业创造的。这一观察的主要内容是，该县作为一个整体没有向世界其他地区销售足够的产品和服务，而且来自其他地区的收入也不足。关键的非贸易行业包括政府、K-12 教育机构和医疗保健机构，尽管它们可能是主要的雇主，尽管它们可能会吸引联邦和州政府的转移支付，但主要服务于本地用户，总体上不会增加该县的财富流入”显然，支持和鼓励该县内生产这些“可交易”产品的业务增长，如康宁的坎顿工厂，是区域财富创造努力的关键。
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量子算法能够利用多项式数量的量子比特探索指数级的多种状态，因而在各类工业和科学应用中前景广阔。量子游走是研究最为深入的量子算法之一 [1]。与经典随机游走一样，其量子变体也被广泛用于增强各种量子计算和模拟 [2,3]。虽然量子游走与经典随机游走有着本质区别，但量子算法接近经典算法还是有一定的限度 [4]。经典随机游走的一个有用特性是它可以用马尔可夫链蒙特卡洛 (MCMC) 进行有效模拟，因为后续运动仅取决于当前位置，而不取决于之前的历史。这种 MC 性质是一些模拟多体物理系统的算法的核心，其中生成过程近似于局部的。对于同样具有重要量子特性的物理系统，MCMC 的速度是以固有量子模拟的准确性为代价的。高能物理中的部分子簇射就是这样一个物理系统 [ 5 ]，其中夸克或胶子辐射出几乎共线的夸克和胶子簇射。真正的量子效应可以近似为 MCMC 的修正 [ 6 ]，但无法在经典 MCMC 方法中直接有效实现。考虑以下量子树：每一步，自旋为 1/2 的粒子可以向左移动一个单位或向右移动一个单位。经过 N 步，该系统形成一个二叉树，其中 2 N
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我们提出了一种替代方法，该方法将模式识别表示为使用退火的二次无约束的二进制优化（QUBO； np-hard概率），这是一种符合目标函数的全局最小值的过程 - 在我们的情况下，是二进制变量而不是二进制变量的二等函数。术语nealing的灵感来自重复加热和冷却的冶金过程，以消除晶格结构中的位错。同样，此处使用的是，退火优化过程使用随机的“热”闪光来找到目标函数的更好结果，并结合了“冷却”，从而可以大大降低接受较差结果的可能性。量子退火基于绝热定理：如果对其作用的扰动很小，并且不足以跨越地面和第一个激发态之间的间隙，则系统将保留在其本征状态。因此，有可能用简单的基态哈密顿式初始化量子退火器，并将其绝热地发展到所需的，复杂的，问题的哈密顿量。进化后，量子弹性（例如隧道）将退火器带入了后者的基态，代表了问题的全球最小解决方案。量子退火的所有步骤均在整个系统上运行，因此所需的总时间原则上与系统大小无关。因此，只要退火器上的问题拟合，总的运行时间应该是恒定的，并且足够大的量子系统（运行一个大问题）应优于基于软件的问题。
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莉莉·克劳森 - 莎拉·劳伦斯学院
1 虽然这些描述都是我自己写的，但我使用了许多资源来描述这个标志性的场景，不幸的是，我还没有亲眼见过这个地方。非常感谢我的俄语导师和朋友 Taissia Stanmore 帮助我描绘了这个标志性的广场。以下视频也帮了大忙：旅行者指南。红场之旅，莫斯科 - 俄罗斯。2020 年 1 月 14 日。https://www.youtube.com/watch?v=asc-tB0qNXU，Youtube。Ryan，Jeromet。俄罗斯莫斯科红场。Youtube，2020 年 8 月 6 日，https://www.youtube.com/watch?v=HH4Qb9YdiDk。