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。
未知量子状态的传送[1-3]是量子信息科学的基石。但是,标准传送协议的完美实现[1]需要高度脆弱的单元。因此,在实际情况下,必须考虑不完美的单线[4,5],其中资源状态偏离完美单元的程度,控制着传送的实现中的退化。最终,如果不完美的增长超出了一定阈值,则可以通过经典手段满足或超过所产生的限制,这表明标准传送协议不再提供任何量子优势。在这封信中,我们表明,即使资源状态与完美的单元显着不同,如果发送者和接收器可以访问量子开关[6-14],则可以保留如此量子优势。实际上,我们表明,实际上,更高的缺陷可能对量子传送更有帮助。量子开关是具有因果秩序叠加的过程的一个示例[7,8,15]。最近已利用此类过程来改善查询复杂性任务[16],增强了量子通道的经典能力[6,9,11],并改善了稳态量子量子温度计[17]。目前的工作将其拟合到该范式中,这是另一个明确的例子,其中因果秩序的叠加产生了有限的操作优势。
识别拓扑属性是一项重大挑战,因为根据定义,拓扑状态没有局部序参数。虽然目前还没有针对这一挑战的通用解决方案,但可以通过其纠缠谱中独特的简并性来识别一大类拓扑状态,即对称保护拓扑 (SPT) 状态。在这里,我们提出并实现了两个互补协议来探测这些简并性,分别基于对称解析纠缠熵和基于测量的计算算法。这两个协议将量子信息处理与物质 SPT 相的分类联系起来。它们调用集群状态的创建并在 IBM 量子计算机上实现。将实验结果与噪声模拟进行比较,使我们能够研究拓扑状态对扰动和噪声的稳定性。
最近,对不同深度神经网络(DNNS)架构的平行杂交模型的持续发展,越来越多的兴趣激增,以保持有用寿命(RUL)估计。在这方面,本文在文献中的第一次介绍了一种新的基于Hybrid DNN的框架,用于RUL估算,称为嘈杂的多径平行混合模型,用于剩余有用的寿命估计(NMPM)。提议的NMPM框架是三个平行路径的编写,第一个使用了一个嘈杂的双向长短术语记忆(BLSTM),用于提取时间特征并学习在两个方向,正向和后门中学习序列数据的依赖。第二个平行路径采用嘈杂的多层感知器(MLP),由三层组成以提取不同特征类别的层。第三个平行路径利用嘈杂的卷积神经网络(CNN)来提取特征的组成类。然后将三个平行路径的串联输出送入嘈杂的融合中心(NFC)以预测RLU。提出的NMPM已根据嘈杂的训练机制进行了培训,以增强其泛化行为,并增强模型的整体准确性和鲁棒性。使用NASA提供的CMAPS数据集对NMPM框架进行了测试和评估,该数据集说明了卓越的性能与最先进的对应物相比。
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
摘要 — 捕获离子 (TI) 是构建嘈杂中型量子 (NISQ) 硬件的主要候选者。TI 量子比特与超导量子比特等其他技术相比具有根本优势,包括高量子比特质量、相干性和连通性。然而,当前的 TI 系统规模较小,只有 5-20 个量子比特,并且通常使用单个陷阱架构,这在可扩展性方面存在根本限制。为了向下一个重要里程碑 50-100 量子比特 TI 设备迈进,提出了一种称为量子电荷耦合器件 (QCCD) 的模块化架构。在基于 QCCD 的 TI 设备中,小陷阱通过离子穿梭连接。虽然已经展示了此类设备的基本硬件组件,但构建 50-100 量子比特系统具有挑战性,因为陷阱尺寸、通信拓扑和门实现的设计可能性范围很广,并且需要满足不同的应用资源要求。为了实现具有 50-100 个量子位的基于 QCCD 的 TI 系统,我们进行了广泛的应用驱动架构研究,评估了陷阱大小、通信拓扑和操作实现方法等关键设计选择。为了开展研究,我们构建了一个设计工具流,该工具流以 QCCD 架构的参数作为输入,以及一组应用程序和真实的硬件性能模型。我们的工具流将应用程序映射到目标设备上并模拟其执行以计算应用程序运行时间、可靠性和设备噪声率等指标。使用六个应用程序和几个硬件设计点,我们表明陷阱大小和通信拓扑选择可以将应用程序可靠性影响多达三个数量级。微架构门实现选择将可靠性影响另一个数量级。通过这些研究,我们提供了具体的建议来调整这些选择,以实现高度可靠和高性能的应用程序执行。随着业界和学术界努力构建具有 50-100 个量子比特的 TI 设备,我们的见解有可能在不久的将来影响 QC 硬件并加速实用 QC 系统的进程。