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)
摘要 - Grover搜索是一种著名的量子搜索算法,它利用量子叠加来找到具有二次加速的标记项目。但是,当在嘈杂的中间量子量子(NISQ)硬件上实现时,甲骨文和扩散操作员的重复迭代随量子数的数量而增加,从而导致噪声显着。为了解决这个问题,我们提出了一个混合量子式架构,该体系结构用经典优化器的更新代替了量子迭代。此优化器将Oracle Hamiltonian的期望值最小化,相对于代表目标位字符串的参数化量子状态。我们的参数化量子电路比Grover搜索电路要浅得多,我们发现它在嘈杂的模拟器和NISQ硬件上的表现优于Grover搜索。当量子位的数量大于5时,我们的方法仍然保持可用的成功概率,而Grover搜索的成功概率与随机猜测的水平相同。索引术语 - Quantum搜索,嘈杂的中间尺度Quantum,变异量子eigensolver
摘要 量子态断层扫描旨在找到量子态的最佳描述——密度矩阵,是量子计算和通信中必不可少的组成部分。状态断层扫描的标准技术无法跟踪变化的状态,并且在存在环境噪声的情况下通常表现不佳。尽管理论上有不同的方法可以解决这些问题,但迄今为止实验演示很少。我们的方法,矩阵指数梯度 (MEG) 断层扫描,是一种在线断层扫描方法,允许状态跟踪,从第一次测量开始动态更新估计的密度矩阵,计算效率高,即使数据非常嘈杂也能快速收敛到良好的估计值。该算法通过单个参数控制,即其学习率,它决定了性能,并且可以在模拟中根据单个实验进行定制。我们展示了在以光子横向空间模式编码的量子系统上进行 MEG 断层扫描的实验实现。我们研究了我们的方法在静止和演化状态以及显著的环境噪声下的性能,并发现在所有情况下保真度约为 95%。
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摘要 - 本文提出了具有控制和外源输入的非线性动力学(SINDY)的稀疏识别,以高度准确,可靠的预测,并将所提出的方法应用于柴油发动机Airpath系统,这些方法被称为非线性复杂工业系统。尽管Sindy被称为识别非线性系统的强大方法,但仍然存在一些问题:由于嘈杂的数据和由于时间段嵌入等协调的扩展而导致的基础功能增加,因此无法保证在工业系统中应用和多步预测的示例。为了解决这些问题,我们提出了基于整体学习,精英收集和分类技术的改进的信明,同时保持凸计算。在拟议的方法中,进行了图书馆的行李,并且收集了R平方的精英大于90%。然后,在幸存的精英上执行聚类,因为并非总是可用的,并且获得的精英模型并不总是显示出相同的趋势。分类后,通过取出每个分类精英的平均值获得离散模型候选者。最后,选择了最佳模型。仿真结果表明,所提出的方法实现了气相系统的多步骤预测,该系统在嘈杂条件下被称为复杂的工业系统。
由量子噪声造成的一般量子统一操作员被复制并插入一个相干超级式通道中,超过两个路径在嘈杂的单位上跨越探测器,并由控制量子驱动。对探针控制量子对的关节状态上的超塑通道进行的转换实现进行了表征。然后对超座通道进行特定分析,以分析嘈杂单一的相位估计的基本计量学任务,并由Fisher信息,经典或Quanth评估。与常规估计技术进行了比较,并通过最近研究了具有无限因果关系的量子切换通道,该通道最近研究了相似的相位估计任务。在此处的分析中,第一个重要的观察结果是,尽管它从未直接与估计的单一估计的单一相互作用,但可以单独测量它以进行有效的估计,同时丢弃与单一相互作用的探针Qubit。此属性也带有开关通道,但不可访问的技术无法访问。在一般条件下,此处表征了控制量子标筒的最佳测量。第二个重要的观察结果是,噪声在将控制矩偶联到单位的耦合中起着至关重要的作用,并且即使使用完全去极化的噪声,控制量矩形在非常强的噪声下仍可以进行相位估计的操作,而常规估计和切换通道在这些条件下也不正常。结果扩展了对相干控制通道的能力的分析,该通道代表可利用量子信号和信息处理的新设备。
量子状态制备是所有数字量子仿真算法的关键步骤。在这里,我们提出的方法是在基于门的量子计算机上初始化一类量子自旋波函数,即所谓的价键 - 固体(VBS)状态,这对于有两个原因很重要。首先,VBS状态是Affeck,Kennedy,Lieb和Tasaki(AKLT)引入的一类相互作用的量子自旋模型的确切基态。第二,二维VBS状态是用于基于测量的量子计算的通用资源状态。我们发现,根据其张量 - 网络表示制备VBS状态的计划产生的量子电路太深,无法触及嘈杂的中间尺度量子(NISQ)计算机。然后,我们在此提出的一般非确定方法应用于Spin-1和Spin-3 /2 VBS状态的制备,这是分别以一个维度定义的AKLT模型的基态和蜂窝晶格定义的。深度的浅量子回路与晶格大小无关,用于两种情况下都明确得出,利用优于标准基础门分解方法的优化方案。所提出的例程的概率性质转化为平均重复数量,以成功准备vbs状态,该状态与晶格位点的数量呈指数缩放。但是,设计了两种二次重复开销的两种策略。我们的方法应允许使用NISQ处理器来探索AKLT模型及其变体,在不久的将来都优于常规数值方法。
通用容错量子计算机能够有效解决整数分解和非结构化数据库搜索等问题,需要数百万个具有低错误率和长相干时间的量子比特。虽然实现此类设备的实验进展可能需要数十年的研究,但嘈杂的中型量子 (NISQ) 计算机已经存在。这些计算机由数百个嘈杂的量子比特组成,即未经纠错的量子比特,因此在有限的相干时间内执行不完美的操作。为了利用这些设备实现量子优势,已经提出了用于物理、机器学习、量子化学和组合优化等各个学科的算法。此类算法的总体目标是利用有限的可用资源来执行经典的挑战性任务。在这篇评论中,对 NISQ 计算范式和算法进行了全面总结。讨论了这些算法的关键结构及其局限性和优势。此外,还提供了用于编程和测试 NISQ 设备的各种基准测试和软件工具的全面概述。
承诺是密码学中的一个基本概念,它是可变密码应用的关键组成部分,例如硬币翻转[BLU83,DM13],零知识证明[BCC88,GMW91],以及安全的多部分计算[CDN20,BOCG + 06,BOCG + 06,DNS10,GMW19]。此加密原始原始版本允许政党Alice,以一种将其隐藏在另一方隐藏的值的方式对特定值(通常是一点或位字符串)提交,直到爱丽丝选择揭示承诺价值的后面。承诺的两个关键属性是隐藏和结合属性。(1)隐藏属性确保鲍勃在提交阶段中对所承诺的价值一无所知。(2)具有约束力的财产确保,一旦建立了承诺,爱丽丝就无法改变她打算披露的价值。对承诺的常见类比涉及爱丽丝将消息锁定在容器中并将其发送给鲍勃。在此阶段,鲍勃仍然不知道消息的实际内容。稍后,根据爱丽丝(Alice)提供相应的密钥,Bob可以解锁容器并验证承诺的值。对承诺的研究追溯到Blum的基础工作[BLU83],在该工作中,承诺用于实施硬币翻转,并在假设方形很难的假设下被证明是安全的。的确,在经典的设置中,可以在统一的对手的假设下实现承诺。然而,在没有这样的问题的情况下,即使允许进行量子计算和通信,如果没有其他资源,承诺就变得不可能[LC97,May97,LC98]。此外,在某些交通约束下也可以承诺,例如,特殊相对论[KEN99,CK12,KTHW13]施加的承诺(另请参见[LKB + 13,LKB + 15]以实施此类协议)。甚至不可能将字符串承诺用作用于更长字符串[WTHR11]的资源。研究探讨了如何将通信渠道中的固有噪声(独立于广告影响)用作启用加密任务的资源。Wyner的窃听通道模型[WYN75]及其概括[CK78]利用两个通道之间的嘈杂差距在存在窃听器的情况下实现安全通信。更多的著作表明,嘈杂的通道可以支持各种两方密码协议,包括字符串提交[CRé97,WNI03,CMW05,HW22,HW22,HW23]和忘记转移[CMW05,IKO + 11,DN17]。在更现实的情况下,对手可能对渠道有部分控制,可能会影响