简介。在物理学中,评估能量差异而不是总能量是普遍存在的。特定哈密顿量的基态和第一激发态之间是否存在间隙与凝聚态 [ 1 ] 和高能物理 [ 2 ] 中的突出问题有关,也是多体物理学和理论计算机科学 [ 3 ] 之间深层联系的核心。无数的光谱技术最终将单个哈密顿量的两个或多个本征态的能量进行比较,作为特定物质的众多识别特征之一。本文关注的是使用量子计算机来实现这一目的。我们将感兴趣的哈密顿量表示为 H ,其中 N = 2 n = dim H 。H 的基态由其特征值 | E 0 ⟩ 标记,其上方的第 a 个本征态为 | E a ⟩。通过反复准备两个能量本征态的特定叠加态,使它们经历幺正演化 W(H)[4-7],撤消准备过程,并在计算基础中进行测量(见图 1b),我们可以推断出两个本征态之间的能量差异,而无需辅助量子比特 [8] 或受控幺正操作。这不同于其他量子相位估计 (QPE) 方法 [9],它们使用一个或多个辅助量子比特为编码物理系统的寄存器上累积的相位提供参考 [10-19]。我们的程序受到鲁棒相位估计 (RPE) 算法的启发,该算法被引入用于表征和校准单量子比特门的相位(即旋转角度)[20]。 W(H) 的一种常见形式是控制固定时间内汉密尔顿演化的指数映射的近似值 [21,22],尽管它也可以采用其他形式,其中相位是特征值的已知函数 [5,23]。虽然相位估计广泛应用于量子计算机上的特征值计算,但 W(H) 的物理意义是在 n 个量子比特的希尔伯特空间中编码感兴趣系统的自由度的结果。虽然我们考虑分子系统中相互作用电子的特定编码 [24,25],但我们注意到我们的结果可以扩展到其他领域,包括与核物质相关的领域 [26],
[1] G. Brassard 等人。量子振幅放大与估计。当代数学,305:53–74,2002。[2] Y. Suzuki 等人。不带相位估计的振幅估计。量子信息处理,19(2):75,2020。[3] S. Aaronson 和 P. Rall。量子近似计数,简化。在算法简单性研讨会上,第 24-32 页。SIAM,2020 年。[4] D. Grinko 等人。迭代量子振幅估计。arXiv 预印本 arXiv:1912.05559,2019。[5] K. Nakaji。更快的振幅估计。 arXiv preprint arXiv:2003.02417,2020 年。[6] R. Venkateswaran 和 R. O'Donnell。具有非自适应 Grover 迭代的量子近似计数,2020 年。[7] DS Abrams 和 CP Williams。用于数值积分和随机过程的快速量子算法。arXiv preprint quant-ph/9908083,1999 年。[8] A. Montanaro。蒙特卡罗方法的量子加速。英国皇家学会学报 A:数学、物理和工程科学,471(2181):20150301,2015 年。[9] P. Rebentrost、B. Gupt 和 TR Bromley。量子计算金融:金融衍生品的蒙特卡罗定价。 Physical Review A, 98(2):022321, 2018. [10] S. Woerner 和 DJ Egger. 量子风险
摘要:随着行业的出现4.0范式,通过连接到工作中心的传感器网络提供的信息来控制制造过程的可能性已扩大。对每个参数的实时监视使确定相应传感器产生的值是否在其正常工作范围内。在众多参数的相互作用中,确定性分析很快变得棘手,并且进入了“不确定知识”的领域。贝叶斯决策网络是控制此类系统中条件概率的影响的公认工具。但是,确定制造过程是否超出范围,需要为决策网络的计算时间显着,从而延迟了故障警报的触发。从其起源中,吉多卡被视为提供机制,以在过程的任何步骤中促进故障的实时识别,以便可以停止生产线,这是识别分辨率的破坏原因,最终是有缺陷的零件数量的。我们的假设是,我们可以使用量子模拟对计算机数值控制(CNC)计算机的内部传感器网络进行建模,这些量子模拟比基于决策网络的经典模型显示出更好的性能。我们通过实施一个允许整合量子计算和行业4.0的量子数字双胞胎来成功地检验了我们的假设。此量子数字双胞胎模拟机器中的复杂传感器网络,并由于其高计算性能而允许在制造过程中实时应用Jidoka。
Google、IBM 等国际公司正在推进大规模量子计算机的研发。量子计算机在某些领域比经典计算机拥有更强大的计算能力,比如深度学习、化学、密码学等。如果研发出能够运行量子算法的大规模量子计算机,那么目前广泛使用的密码算法的安全性可能会降低甚至被突破。Shor 算法已经被证明可以突破 RSA 和椭圆曲线密码 (ECC) 的安全性。RSA 和 ECC 能够使用多久取决于量子计算机的发展和 Shor 算法的优化 [1]。在 [2] 中,作者估计对于 n 位密钥的 RSA,Shor 算法可以应用 2 n + 2 个量子比特。Gidney 估计了改进的 2 n + 1 个量子比特的数量 [3]。Shor 算法也可以应用于椭圆曲线中的离散对数 (即 ECC)。在 [4] 中,作者通过估算解决椭圆曲线离散对数所需的量子资源,指出 ECC 比 RSA 更容易受到量子计算机的攻击。在 [5] 中,作者证明了
在量子计算机上模拟费米子系统的能力有望彻底改变化学工程、材料设计、核物理等领域。因此,优化模拟电路对于充分利用量子计算机的功能具有重要意义。在这里,我们从两个方面解决这个问题。在容错机制下,我们优化了 rz 和 t 门数以及所需的辅助量子比特数,假设使用乘积公式算法进行实现。与现有技术相比,我们获得了门数节省率为 2 和所需辅助量子比特数节省率为 11。在预容错机制下,我们优化了两量子比特门数,假设使用变分量子特征求解器 (VQE) 方法。具体到后者,我们提出了一个框架,可以使 VQE 进程向费米子系统基态能量收敛的方向引导。该框架基于微扰理论,能够将 VQE 进程每个循环的能量估计值提高约三倍,与试验台上经典可访问的水分子系统中的标准 VQE 方法相比,更接近已知基态能量。改进的能量估计反过来又会节省相应数量的量子资源,例如量子比特和量子门的数量,这些资源需要在已知基态能量的预定公差范围内。我们还探索了一套从费米子到量子比特算子的广义变换,并表明在小规模情况下,资源需求节省高达 20% 以上是可能的。
本文解决了实施旋转网络状态的可能性,该旋转网络在循环量子重力方法中用于绝热量子计算机上的Planck量表物理。讨论的重点是应用当前可用的技术并分析D-Wave机器的具体示例。它引入了一类简单的自旋网络状态,可以在D-Wave量子处理器的嵌合图架构上实现。但是,需要超出当前可用的量子处理器拓扑以模拟更复杂的自旋网络状态。这可能会激发绝热量子计算机的新一代。讨论了模拟循环量子重力的可能性,并提出了使用绝热量子计算来求解非变化标量(汉密尔顿)约束的方法。提出的结果为普朗克量表物理学的未来模拟(特定的量子宇宙学配置)建立了基础。
在可再生能源的高渗透下,电网正面临着诸如生产延迟,风能和太阳能放弃等发展问题。随着可再生能源安装的持续增长,例如风能,光伏(PV)以及发电能力的增加,迫切需要在大规模上增加峰值负载和频率调节能力,以减轻大型可再生能源整合引起的消耗问题,然后需要大量的可再生能源集成,然后需要增加相关量和频率调节设备的发电企业。因此,峰值负载和频率调节企业必须对设备资产进行科学成本管理。本文介绍了生命周期成本的概念,发展和观点(LCC)在高估的可再生能源电网中的设备资产管理,并在设备资产管理过程中探究成本收集和估算方案。
肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因,可以分为小细胞肺癌和非小细胞肺癌(NSCLC)。NSCLC是最常见的组织学类型,占所有肺癌的85%。NSCLC中常见的Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因(KRAS)突变与预后不良有关,这可能是由于对大多数全身疗法的反应不良,并且缺乏靶向药物。有关新的小分子KRAS G12C抑制剂,AMG510和MRTX849的最新发表的临床试验数据,表明这些分子可能有可能有助于治疗KRAS突变的NSCLC。同时,在免疫治疗过程中,在患有KRAS突变的患者中观察到了免疫效率。在本文中,综述了本文的发病机理,治疗状况,免疫疗法的进展以及KRAS突变NSCLC的靶向治疗。
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。
(未通过同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可就不允许重复使用。此预印本版的版权持有人于2021年2月20日发布。 https://doi.org/10.1101/2021.02.19.431999 doi:Biorxiv Preprint