在应用量子计算中,大量研究致力于分子和材料基态能量估计问题。然而,对于许多具有实际价值的应用,必须估计基态的其他属性。这些包括用于计算材料中电子传输的格林函数和用于计算分子电偶极子的单粒子约化密度矩阵。在本文中,我们提出了一种量子-经典混合算法,使用低深度量子电路以高精度高效地估计此类基态特性。我们对各种成本(电路重复、最大演化时间和预期总运行时间)进行了分析,这些成本与目标精度、光谱间隙和初始基态重叠有关。该算法提出了一种使用早期容错量子计算机进行行业相关分子和材料计算的具体方法。
摘要。我们使用在Qiskit软件包中实现的变异量子本质量(VQE)来计算源自水,H 2 O和HCN氰化氢的小分子的基态能量。这项工作旨在基准基准算法,以计算与益生元化学相关的分子的电子结构和能量表面,从水和氰化氢开始,并在可用的模拟和物理量子硬件上运行它们。小量子处理器的算法的数值计算使我们能够设计更有效的协议,可以在实际硬件中运行,并分析其性能。对可访问量子处理原型的未来实现将基准量子计算机基准测试,并通过启发式量子算法进行量子优势的测试。
图 2c 总结了电阻率的变化率 [Δ ρ = ( ρ 应变 − ρ 原始 )/ ρ 原始 ] 为
摘要量子系统的基础状态的快速而忠实的准备是在基于量子的技术领域中的多个应用程序的具有挑战性但至关重要的任务。的消毒将允许的最大时间窗口限制为实验,以忠实地达到此类所需的状态。这在具有量子相变的系统中特别重要,其中消失的能量差距挑战了绝热的基态制备。我们表明,由在两个不同的外部可调参数下的时间演化组成的BANG-BANG协议允许在进化时间中进行高实现基态制备,而不必应用标准最佳控制技术所需的时间,例如切碎 - 常发送量子量子基量子量子量子。此外,由于它们的变量数量减少,此类BANG -BANG协议非常适合优化任务,从而降低了其他最佳控制协议的高计算成本。我们通过两个范式模型(即Landau – Zener和Lipkin – Meshkov – Glick模型)对这种方法进行基准测试。非常重要的是,我们发现后一个模型的关键基态,即其在临界点处的基态可以在总进化时间内以高填充率制备,该缩放比消失的能量差距慢。
寻找量子多体系统的基态是量子物理学中的一个基本问题。在本文中,我们给出了一种经典的机器学习 (ML) 算法,用于预测具有编码几何局部性的归纳偏差的基态性质。所提出的 ML 模型在仅从同一物质量子相中的其他汉密尔顿量的 O (log) n ÞÞ 数据中学习后,便可以有效地预测 n 量子比特间隙局部汉密尔顿量的基态性质。这大大改进了以前需要 O (nc Þ 数据才能获得较大常数 c 的结果。此外,所提出的 ML 模型的训练和预测时间随着量子比特数 n 的增加而增加。在具有多达 45 个量子比特的物理系统上进行的数值实验证实了使用小型训练数据集预测基态性质的有利扩展。
空腔量子电动力学为设计和控制光 - 二聚体相互作用提供了理想的平台。在这项工作中,我们研究了谐波陷阱中许多粒子系统中的共同现象,该系统耦合到同型腔腔吸尘器。系统夫妻通过其质量中心和集体极化状态聚集到腔场。腔场介导对成对的长距离相互作用并增强颗粒的有效质量。这导致在物质基态密度中的定位增强,当光和物质在共振上时具有最大值,并以粒子数表现出类似dicke的集体行为。轻度 - 物质相互作用还修改了极化系统的光子性能,因为基态填充了束光子。此外,还表明,磁磁性A 2项对于系统的稳定性是必需的,否则是较高的基态不稳定性。我们证明,通过外部磁场并通过监测Landau-Zener的过渡概率,极化人群的相干转移是可能的。
我们在原子旋转1玻色的凝结物中产生自旋挤压基态,该凝结物在量子临界点附近调节,该量子使用一种新型的非绝热技术将相互作用集合的不同自旋阶段分开。与典型的非平衡方法相反,用于通过量子相变的淬灭原子挤压状态,挤压的基态是及时的,具有恒定的正交挤压角。挤压的基态有6-8 dB的挤压和恒定的挤压角。测量挤压基态的长期演变,并显示出2 s的挤压程度的逐渐下降,这是由于原子密度损失而通过缓慢调整汉密尔顿的良好模型。有趣的是,尽管损失了75%的原子,但对逐渐减小的建模不需要额外的自旋脱碳模型。
这里,我们考虑一个变分族,其动机是广义群论相干态 [36] 的概念,它扩展了乘积态 Ansatz,引入了更丰富的纠缠结构。这些状态的特殊结构使我们能够引入非平凡的量子关联,同时保留有效计算变分基态的能力,最大系统规模为 N ¼ 200 个自旋。我们还开发了一种研究基态纠缠结构的方法。我们的结果显示了纠缠的体积定律,这表明尽管 QSK 模型涉及所有自旋相互作用,但纠缠一夫一妻制并不提供缩放约束。此外,这种纠缠结构也在量子信息背景下引入的一组状态中得到识别,即
摘要:在GAAS型量子井中二维(2D)磁磁体的特性,其经受了强烈的垂直磁场的作用,其与直接库仑电子孔(E-H)相互作用确定的结合能的作用,并讨论了E-H Spin Spin Projections 1 f-firections 1 f-distect。在库仑交换电子孔相互作用的影响下,由磁excitons形成的新叠加状态出现。在线性极化为正(负)均衡的情况下,允许对称状态(不对称)状态,并且在线性极化为负(正(正)平等的情况下,禁止使用。这两个对称和不对称的叠加态揭示了量子干扰效应。获得的光学结果开放了使用Dirac Cone分散法研究2D Bose气体的热力学特性的可能性。
在容错方面,量子计算的实用性将取决于量子算法中噪声影响的可避免程度。混合量子-经典算法(如变分量子特征值求解器 (VQE))是为短期方案设计的。然而,随着问题规模的扩大,VQE 结果通常会因当今硬件上的噪声而变得杂乱。虽然错误缓解技术在一定程度上缓解了这些问题,但迫切需要开发对噪声具有更高鲁棒性的算法方法。在这里,我们探索了最近引入的量子计算矩 (QCM) 方法对基态能量问题的鲁棒性,并通过分析示例展示了底层能量估计如何明确地滤除非相干噪声。受此观察的启发,我们在 IBM Quantum 硬件上为量子磁性模型实现了 QCM,以检查随着电路深度的增加噪声过滤效果。我们发现 QCM 保持了极高程度的误差稳健性,而 VQE 则完全失效。在量子磁性模型中,对于多达 20 个量子比特的超深试验态电路(最多 500 个 CNOT),QCM 仍然能够提取合理的能量估计值。大量实验结果支持了这一观察结果。要达到这些结果,VQE 需要在错误率上将硬件改进大约 2 个数量级。