量子信息处理任务需要外来量子状态作为先决条件。它们通常使用针对特定资源状态的许多不同方法制备。在这里,我们基于由随机耦合的费米子节点组成的驱动量子网络提供多功能的统一准备方案。然后,借助线性混合,将权重和相位训练以获得所需的输出量子状态,然后将这种系统的输出进行超大。我们明确表明我们的方法很健壮,可以用来创建几乎完美的最大纠缠,中午,W,集群和不和谐状态。此外,该处理包括系统中的能量衰减以及去极化和去极化。在这些嘈杂的条件下,我们表明,通过调整可控参数并为量子网络的驱动提供高度的强度,可以通过高度实现目标状态。最后,在非常嘈杂的系统中,噪声与驱动强度相当,我们通过在较大的网络中混合更多状态来展示如何集中纠缠。
经典信道的概念相当于概率论中可能遇到的离散时间马尔可夫过程中的单个步骤。马尔可夫性的典型特征是从一个状态转换到下一个状态的概率仅取决于当前状态,而不取决于过程之前访问过的状态的历史。在信息论中,我们说过程没有记忆,因此我们的信道模型也称为离散无记忆信道。有时将经典信道视为保留概率分布的线性映射会有所帮助,即,以与考虑概率分布的转移矩阵相同的方式。经典通信信道 N : ⌃ A ! P (⌃ B ) 将概率分布 p 2 P (⌃ A ) 转换为分布 q 2 P (⌃ B ),如下所示
量子计算机在过去十年中取得了非凡的进展,在追求通用容错量子计算机的道路上取得了重大的里程碑。量子时代的临界点——量子优势已经实现,并出现了几波突破。与刚起步时相比,量子硬件变得更加集成和架构化。各种物理系统的控制精度被推到了容错阈值之外。与此同时,量子计算研究通过工业化和商业化建立了新的规范。政府、私人投资者和科技公司的联合力量极大地塑造了一个充满活力的新环境,加速了这一领域的发展,现在正处于嘈杂的中尺度量子时代的开始。在这里,我们首先通过回顾最重要的算法和最有前途的技术路线中的进展来讨论量子计算领域取得的进展,然后总结下一阶段的挑战。此外,我们表明我们对容错量子计算机的坚实基础已经建立的信心,以及我们对未来人类社会必不可少的量子杀手级应用的出现持乐观态度。
1 新加坡国立大学量子技术中心,117543,新加坡 2 多伦多大学计算机科学系,加拿大安大略省多伦多 M5S 2E4,加拿大 3 多伦多大学化学系化学物理理论组,加拿大安大略省多伦多 M5G 1Z8,加拿大 4 QOLS,Blackett 实验室,伦敦帝国理工学院 SW7 2AZ,英国 5 当前地址:勃林格殷格翰,荷兰阿姆斯特丹 6 哈佛大学物理系,美国马萨诸塞州剑桥 02138,美国 7 麻省理工学院电子研究实验室,美国马萨诸塞州剑桥 02139,美国 8 麻省理工学院物理系,美国马萨诸塞州剑桥 02139,美国 9 哈佛大学化学与化学生物学系,美国马萨诸塞州剑桥 02138,美国 10 MajuLab,CNRS-UNS-NUS-NTU 国际联合研究单位 UMI 3654,新加坡 11 南洋理工大学国立教育学院与高等研究院637616,新加坡 12 矢量人工智能研究所,加拿大安大略省多伦多 M5S 1M1 13 加拿大高级研究所,加拿大安大略省多伦多 M5G 1Z8
由于处于早期阶段,NISQ 设备在硬件和架构方面高度多样化。领先的 QC 供应商(包括 IBM、Rigetti、Google、IonQ 等)采用了截然不同的方法来构建硬件量子比特。为了支持他们的量子比特选择,供应商还选择了不同的指令集和硬件通信拓扑。此外,由于量子比特控制和制造方面存在根本性挑战,QC 系统的硬件噪声也存在差异。虽然这种多样性本身对高效和可移植的应用程序执行构成了挑战,但现在可构建的 QC 硬件与引人注目的现实世界应用程序的资源需求之间也存在巨大差距。许多有趣的应用程序需要具有数千个量子比特和高精度操作的大型系统,但目前的硬件只有不到 100 个量子比特,并且容易出错。为了完全实现实用而强大的 QC,必须采用计算机架构技术和软件工具链来缩小各种算法和设备之间的算法到设备资源差距。为此,我们的文章 2 对量子计算机系统的跨平台特性进行了最深入的探索,并提供了全栈、基准测试驱动的硬件软件分析。从计算机架构的角度来看待量子计算机,我们评估了重要的硬件设计决策(量子比特类型、系统大小、连接性、噪声)、硬件软件接口(门集选择)和软件优化,以解决基本的设计问题:量子计算机系统应该向软件公开哪些指令?指令是否应该在跨不同量子比特类型的设备独立 ISA 中统一?硬件连接性和噪声特性如何影响基准测试性能?编译器可以克服硬件限制吗?为了回答这些问题,我们使用真实系统测量来评估一套量子计算机
记录的版本:此预印本的一个版本在2022年2月3日在Scienti c报告上发布。请参阅https://doi.org/10.1038/s41598-022-05971-9。
由于自然变异性和不确定性,夏威夷太阳能发电的渗透不断增强,使Challenges向电网操作员提供了可靠的系统操作。需求响应(DR)有可能成为夏威夷实现其积极可再生能源目标的成本效率工具,同时保持电网的可靠性。夏威夷公共事业委员会已批准夏威夷电力公司修订的DR计划的投资组合。公司已发布了一项网格服务购买协议,并在其DR计划中订阅了最初的负载。本文提供了创新的分析方法和分布式光伏(PV)的全面经济评估,并与电池能量存储系统(BESS)配对了两个新的DR程序,包括快速频率响应和容量电网服务。考虑了二十个岛屿各个群岛的不同时间表和PV补偿计划,为配对系统提出了最佳调度和尺寸方法。发现,尽管最佳的资源配置和潜在的经济利益随塔里结构而变化,但可以最佳地派遣与PV配对的BES,以同时生成多个价值流。DR计划的补偿是一个重要的价值流,可帮助提高集成系统的成本效果。
摘要 — 第一批量子计算机最近展示了“量子至上”或“量子优势”:执行传统机器无法完成的计算。当今的量子计算机遵循 NISQ 范式:它们的错误率远高于传统电子设备,并且没有足够的量子资源来支持强大的纠错协议。这就引发了哪些相关计算在 NISQ 架构范围内的问题。几种“NISQ 时代算法”被认为符合此类计算机的特性;例如,变分优化器基于相对较短的量子和经典计算的交织,从而最大限度地提高成功的机会。本文将批判性地评估 NISQ 计算的前景和挑战。这个领域迄今为止取得了什么成就,我们可能很快取得什么成就,我们在哪些方面必须持怀疑态度并等待更大规模的完全纠错架构的出现?索引词——量子计算、NISQ 计算、错误模拟、错误容限分析、错误表征
使用量子物理学应用的语义和神经网络预测研究趋势,M。Krenn,A。Zeilinger,PNAS,PNAS 117(4)1910-1916(2020)