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![arxiv：2311.10613v3 [Quant-ph] 2024年3月7日](/simg/g:\will\search\icon\source\a\ac72f57c63cc341c42001f022e01852c3496cc94.webp)
arxiv：2311.10613v3 [Quant-ph] 2024年3月7日
量子计算机本质上受噪声的影响。虽然在长期误差校正代码中将以增加物理速度的成本来解释噪声，但应在噪声存在下测试和模拟任何量子算法的近期性能。作为噪声作用于硬件，量子算法的经典模拟不应在用于计算的平台上不可知。在这项工作中，我们应用了最近提出的嘈杂门方法来有效模拟双轨框架中描述的嘈杂的光电电路。直接模拟状态向量的演变，而无需映射到密度矩阵框架。值得注意的是，我们在基于栅极和基于测量的量子计算模型上测试了该方法，表明该方法非常通用。我们还评估了光子变分量子算法的性能，以解决最大2切割问题。特别是我们设计并模拟了一个ANSATZ，该ANSATZ对光子的损失有抵抗力，最高为p〜10-3，使其与近期应用相关。
训练深度量子神经网络：补充信息
众所周知（参见 [1]），由经典感知器组成的神经网络可以表示任何函数。因此，希望量子神经网络也具有相同的特性。为了证明普适性，我们构建了一个能够进行通用量子计算的特定网络。即使每个神经元只对应一个量子比特，QNN 也是通用的。但是，如果每个神经元有更多量子比特，则构造会简化，并且我们针对单轨和双轨量子比特神经元以及最一般的神经元分别提供了证明。对于感知器节点为单个量子比特的情况，我们表明由 4 个神经元（两个输入和两个输出）组成的全连接网络可以学习任何两量子比特幺正 V 。一种可能的解决方案是：对应于第一个输出神经元的单元是输入量子位的希尔伯特空间上的 V，然后是第一个输入和输出量子位的希尔伯特空间上的 SWAP，对应于第二个输出神经元的单元是第二个输入和输出量子位的希尔伯特空间上的 SWAP（参见补充图 1）。
光子量子计算的可制造平台
虽然对低噪声，易于操作和网络[1]保持着巨大的希望，但有用的光子量子计算已被MILIONS制造的超出状态组件的需求[2-6]所取得了。在这里，我们引入了一个可制造的平台[7]，用于带有光子的量子计算。我们将一组单一集成的基于硅光子的模块标记，以生成，操纵，网络和检测预示的光子量子量，表明具有99的双轨光子量子。98％±0。01％的状态预先预期和测量保真度，带有99的独立光子源之间的Hong-ou-mandel量子干扰。50％±0。可见度25％，两分融合与99。22％±0。12％的保真度，以及99的芯片到芯片量子。72％±0。04％的保真度，以光子检测为条件，不考虑损失。我们预览了一系列下一代技术，即低降低氮化硅波导和组件，以解决损失以及制造耐受性光子源，高效效率光子 - 单位分辨率的探测器，低溶质粉末 - 粉状粉末粉末的含量和滴定液滴定相位的较高的转换阶段。
成像和蛋白质组学工具包用于研究细胞器接触位点
细胞器接触位点是通过分子绑扎复合物并置两个异源膜的区域。这些接触位点在轨道间通信和细胞功能整合中很重要。但是，可视化这些微小的焦点并识别接触位点蛋白质组一直具有挑战性。近年来，已经开发出基于荧光的方法来可视化细胞器的动态物理相互作用，而接近标记方法的方法有助于在接触位点促进蛋白质组织。在这篇综述中，我们解释了这些接触站点记者的设计原理：一种基于内源性系和/或绑定络合物如何定位到接触位点的双轨相互作用机制。我们将联系站点记者分为三类：（i）单蛋白系统，（ii）带有细胞器接近的活性报告信号的两个组件系统，以及（iii）接触站点蛋白质组的记者。我们还突出了具有高时间空间分辨率的高级成像分析，以及用于检测接触位点的机器学习算法的使用。
用于量子化学的通用量子电路
用于量子计算的通用门集已为人所知并进行了数十年的研究，但人们对粒子守恒幺正体的通用门集了解甚少，而粒子守恒幺正体是量子化学中备受关注的操作。在这项工作中，我们证明了以 Givens 旋转形式呈现的受控单激发门对于粒子守恒幺正体是通用的。单激发门描述在由状态 | 01 ⟩ , | 10 ⟩ 跨越的两量子比特子空间上的任意 U (2) 旋转，同时保持其他状态不变 - 这种变换类似于双轨量子比特上的单量子比特旋转。证明是建设性的，因此我们的结果还为编译任意粒子守恒幺正体提供了一种明确的方法。此外，我们还描述了一种使用受控单激发门来准备固定数量粒子的任意状态的方法。我们推导出 Givens 旋转的解析梯度公式，以及分解为单量子比特和 CNOT 门的公式。我们的结果为量子计算化学提供了一个统一的框架，其中每个算法都是由相同的通用成分构建的独特配方：Givens 旋转。
实验数字双胞胎：通过目标数据收集
本文报告了光量子位之间的量子 - 逻辑门实现的实验实现。该门的物理机制依赖于电磁诱导的透明度，而Rydberg在87 rb原子的超低集合中被困在中等辅助弓形谐振器中。在第一次，使用量子非线性系统实现的效率超过了线性光学量子计算中的最新效率。Qubits以各个光子自由度的极化程度实现。空间双轨设置将这些光子引导到谐振器或旁路导轨上，然后重组这两条路径。时间门协议由三个步骤组成。首先，作为rydberg激发，控制光子可逆地存储在原子集合中。在第二步中，在存储时间内从谐振器中反映目标光子。如果存在对照激发，Rydberg封锁会诱导条件π相移。在第三步中，检索控制光子。此门的平均效率为41。7（5）％和分组的过程实力为81（2）％。偏振式钟形状态的产生在78（3）％和82（2）％之间产生。显示了栅极向多个目标光子的延伸，从而产生了Greenberger-Horne-Zeilinger状态为3、4和5光子，并具有62个光子。3（4）％，54。6（1。4）％和54。8（5。3）％。
户外娱乐计划...
索耶县的公共土地上有很多很棒的小径和越野骑行机会。索耶县森林、Chequamegon-Nicolet 国家森林和海沃德地区纪念医院提供了数英里的小径，包括冬季胖胎自行车道。小径系统由 Chequamegon 地区山地自行车协会 (CAMBA) 开发、建造、标记、绘制和维护。它提供了从初学者到专家的各种山地自行车道，包括约 41.5 英里的单轨小径、46 英里的冬季胖胎自行车道、超过 220 英里的碎石路和遍布索耶县的双轨公路路线。此外，位于索耶县森林 Hatchery Creek 公园的 Hatchery Creek 自行车公园于 2016 年建成，是 CAMBA 小径和骑行体验中很受欢迎的设施。自行车公园包括一条泵道、一条单轨爬坡道和两条下降线：一条跳跃线和一条流线。自行车公园还包括一个技能区，旨在容纳初学者、中级和更高级的骑手。特色包括：岩石花园、小路、陡坡、单轨坡道、跷跷板、原木升降机/骑乘架和梯桥。您可以在 CAMBA 网站上查看索耶县山地自行车和胖胎自行车路线图：https://cambatrails.org/trails/
10T SRAM 存储器单元的设计
1. 简介 当今社会，微电子技术被广泛应用于各种设备中。电子设备在世界范围内的快速普及，促使人们开始审视新技术，尤其是存储器。存储器越来越多地用于生物、无线和可实现设备中。存储器的各个部分在现代 VLSI 系统中组织起来。半导体存储器是 VLSI 架构不可或缺的一部分。RAM（随机存取存储器）有两种形式：SRAM（静态随机存取存储器）和 DRAM（动态随机存取存储器）[2]。动态一词表示理想存储电容器的电荷必须定期刷新，这就是 DRAM 很少使用的原因。为了提高稳定性和功耗，已经提出了许多SRAM单元设计，但传统的6T单元仍然提供了尺寸和性能的良好平衡，因为传统的6T单元具有非常紧凑和简单的结构，但是其操作电压最小并且受到相互冲突的读写稳定性要求的限制，因此它不用于超低电压操作。有几种针对存储器单元的设计提案以提高速度和功率，其中一种技术专注于提高SNM的低功耗（其他存储器配置（7T，8T，9T）各有优缺点）[1]。六个MOSFET组成一个典型的SRAM单元。四个晶体管（PM0，PM1，NM0和NM1）存储一位并形成两个交叉耦合的反相器。有两种稳定状态，用数字 0 和 1 表示。传统的 6T 单元很简单，但在低压下稳定性较差，因此我们努力通过各种方法提高其读写稳定性，例如双轨电源、负位线、带动态反馈管理的单位线等。然而，为了正常运行，6T SRAM 的
白皮书
摘要 气候变化和缓解气候变化所需的能源系统的快速转型（包括发电以及建筑、交通和工业用途的能源使用）将产生广泛而持久的经济影响。这些给美国经济、金融体系和财政状况带来了风险和机遇，特别是如果这些影响是意外的并且未纳入机构规划的话。 2021 年 5 月，《关于气候相关金融风险的行政命令》（EO） (EO 14030) 指示联邦政府各机构开始应对这些风险。气候变化以及应对气候变化所需的能源系统转型带来了许多与总统预算相关的风险，包括通过影响未来 GDP 增长和其他经济结果而产生的影响。根据 EO 第 6(a) 条，经济顾问委员会 (CEA)、管理和预算办公室 (OMB) 和跨机构技术工作组 (ITWG) 一直在努力制定方法来评估这些风险并将其纳入总统预算的宏观经济预测中。本白皮书介绍了如何评估 2024 财年长期预算展望中的物理气候风险，以及将气候风险更全面地纳入未来预算预测的考虑因素。这种整合将需要一个三角测量，以考虑 1) 财政部、CEA 和 OMB 执行的当前宏观经济预测的要求和限制；2) 气候变化和能源转型可能影响宏观经济结果的方式；3) 现有气候-能源-经济模型捕捉这些影响的能力。本文的第二部分更详细地描述了这三个考虑因素，并制定了一个双轨计划来量化未来预算中气候变化的宏观经济风险。
通过秒级的室温光子逻辑量子比特......
任何构建相干量子硬件的尝试都会遭到环境的无情有害影响。为了对抗它，当今所有新兴的量子计算机都必须冷却到低温。超导量子电路需要稀释制冷机来消除热噪声1、2，离子阱处理器则需要冷却到10K以下以减少与杂散气体分子的碰撞3。这种冷却需求给量子信息处理的许多潜在应用带来了问题；它大大降低了便携式设备的前景，并严重影响了作为通信网络中继器和路由器大规模部署的成本和实用性。即使是采用单点缺陷（例如色心或稀土杂质）的光路也需要低温来减少热线展宽4-6。采用探测器作为唯一非线性元件的线性光学方案也是如此（在这种情况下是为了避免因低效检测而产生的开销）7、8。目前，只有少数平台似乎具有在室温和大气压下进行量子处理的潜力9-12。我们探索采用体光学非线性的光子电路，因为它们的非线性元件特别有前途。体非线性元件不仅不受热激发，而且由于其尺寸，受热展宽的影响较小。直到最近，实现具有体非线性的量子装置的可能性似乎还很遥远，这既是由于这些非线性的弱点，也是由于波包畸变的问题13-18。材料非线性有效强度的实质性进展、超约束腔的引入19-21以及波包畸变的相对简单的解决方案22-24改变了这种前景。实现非线性光子量子电路的物理技术并不是实现室温量子逻辑的唯一挑战。从实用性角度来看，必须使用最强的可用非线性、领先阶 χ (2) 非线性磁化率来实现这种逻辑，并且为了实现高效的室温操作，逻辑和纠错电路应避免测量或前馈控制。使用光子进行信息处理有两种基本方法。第一种是使用单轨或双轨编码，其中每种模式包含的光子不超过一个 25 。虽然这种方法的优点是可以使用完善的量子位模型的所有电路构造，但即使是为了纠正单个光子的丢失，也会导致电路复杂化。用于此目的的最小代码使用五种模式（双轨编码为十种）26、27。虽然针对五量子比特代码的最小电路的研究很少，但从七量子比特 Steane 代码的电路来看，我们估计它至少需要 9 个额外模式和 30 个以上的 CNOT 门。另一种方法是使用每个模式使用多个光子的玻色子码，但在这种情况下，实现纠错所需的门和电路还远未明朗，更不用说如何实现这些具有 χ (2) 相互作用的门了。虽然已经阐明了玻色子码的显式纠错程序 28 – 32 ，但它们都涉及非拆除或光子数分辨测量。目前尚不清楚如何构造所需的幺正多光子操作来取代仅使用 χ (2) 非线性的这种测量，或者这样做的复杂性。迄今为止，唯一明确构建的用于校正玻色子码的幺正电路是使用理想化 χ (3) 介质 33 的 40 层神经网络。在这里，我们提出了一种仅使用固定 χ (2) 非线性在多模多光子态上实现全幺正（因而是室温）量子逻辑的方法。该范式以具有时间相关驱动的单个三重谐振腔作为其基本模块，大大降低了实现所需的物理电路的复杂性