正常状态下,通过负载对电池放电, DW02R 电路的 VM 端电压将随放电电流的增加而升高。如果放电电 流增加使 VM 端电压超过过电流放电保护阈值 V EDI ,且持续时间超过过电流放电保护延迟时间 tEDI ,则 DW02R 进入过电流放电保护状态;如果放电电流进一步增加使 VM 端电压超过电池短路保护阈值 V SHORT ,且 持续时间超过短路延迟时间 t short ,则 DW02R 进入电池短路保护状态。
我们执行最优控制理论计算,以确定执行少量子比特系统的量子态准备和幺正算子合成所需的最少两量子比特 CNOT 门数量。通过考虑所有可能的门配置,我们确定了可实现的最大保真度作为量子电路大小的函数。这些信息使我们能够确定特定目标操作所需的最小电路大小,并列举允许完美实现该操作的不同门配置。我们发现,即使在最少门数的情况下,也有大量配置都能产生所需的结果。我们还表明,如果我们使用多量子比特纠缠门而不是两量子比特 CNOT 门,则可以减少纠缠门的数量,正如人们根据参数计数计算所预期的那样。除了处理任意目标状态或幺正算子的一般情况外,我们还将数值方法应用于合成多量子比特 Toffili 门的特殊情况。该方法可用于研究任何其他特定的少量子比特任务,并深入了解文献中不同界限的紧密度。
为了实现容错量子计算,我们需要在初始化量子设备后重复以下四个步骤。首先,我们执行 1 或 2 个量子比特量子门(如果可能的话,并行执行)。其次,我们对量子比特的子集进行综合征测量。第三,我们执行快速经典计算以确定发生了哪些错误(如果有)。第四,根据错误,我们应用校正步骤。然后,该过程对下一个门序列重复。这四个步骤对于实现容错量子计算至关重要。为了使这四个步骤成功,我们需要门的错误率低于某个阈值。不幸的是,当前量子硬件的错误率仍然太高,无法满足这一要求。另一方面,当前的量子硬件平台在设计时就考虑到了这四个步骤。在本研究中,我们利用这个四步方案,不是执行容错计算,而是增强执行 1 量子比特门和最近邻 2 量子比特门的短、恒定深度量子电路。为了探索这如何有用,我们研究了一个称为局部交替量子经典计算 (LAQCC) 的计算模型。在这个模型中,量子比特被放置在一个网格中,它们只能与它们的直接邻居交互;量子电路具有恒定深度和中间测量值;经典控制器可以对这些中间测量结果执行对数深度计算,并根据结果控制未来的量子操作。该模型自然地适合 NISQ 时代的量子算法和成熟的容错量子计算。我们展示了 LAQCC 电路如何创建恒定深度量子电路无法实现的长距离交互,并使用它来构建一系列有用的多量子比特操作。利用这些门,我们创建了三种新的状态准备协议,用于任意数量的状态、W 状态和 Dicke 状态的均匀叠加,这是 W 状态的泛化。此外,我们表明这种类型的模型包含不太可能被经典模拟的电路,并通过展示 QNC 1 的包含来限制该模型的功率
摘要 — 为了将量子系统实际用于解决实际问题,需要将大量经典数据传输/编码到量子域。通常通过合成和初始化相应的量子态将任意经典数据编码到量子设备中。然而,当前的任意状态合成技术会产生深而复杂的量子电路,导致状态保真度低,并可能违反退相干约束。在这项工作中,我们提出了一种改进的方法和优化的电路,用于从给定的经典数据合成任意量子态。与现有方法相比,所提出的方法可产生具有较低门数、较低电路深度和高状态保真度的电路。通过在 MATLAB 和 IBM qasm 中进行模拟以及在 IBM 量子设备上的实际实现,对所提出的方法进行了评估。实验结果表明,与现有方法相比,门数和电路深度减少了一半。索引术语 — 量子计算,量子电路
我们提出了一种由两个约瑟夫森结组成的电路设计,这两个结由一个非互易元件(回转器)耦合,回转器的基态空间是双重退化的。基态是 Gottesman-Kitaev-Preskill 代码的近似代码字。我们通过计算该系统与晶体中单个电子的问题的等效性来确定电路的低能动态,该电子被限制在二维平面内,并受到强均匀磁场的影响。我们发现该电路可以自然地抵御超导电路中常见的噪声信道,例如电荷和通量噪声,这意味着它可用于被动量子误差校正。我们还为实验实现提出了实际的设计参数,并描述了执行逻辑一和二量子比特门、状态准备和读出的可能协议。
我们提供了与团簇状态量子计算相关的纯纠缠系统的新例子,这些系统可以用经典方法高效模拟。在团簇状态量子计算中,输入量子位在布洛赫球的“赤道”处初始化,应用 CZ 门,最后使用 Z 测量或 cos(θ)X+sin(θ)Y 算子测量自适应地测量量子位。我们考虑修改初始化步骤时会发生什么,并表明对于有限度 D 的格,存在一个常数 λ ≈ 2.06,使得如果每个单独的量子位都处于在计算基础中对角线状态的迹距离 λ − D 内的状态,则该系统可以在从输出分布中采样的意义上在所需的总变差距离内进行经典模拟。例如,在 D = 4 的方格中,λ − D ≈ 0.056。我们开发了一个粗粒度版本的论证,它增加了经典有效区域的大小。在量子比特的方格中,经典可模拟区域的大小至少增加到约 ≈ 0.070,实际上可能增加到约 ≈ 0.1。结果推广到更广泛的系统,包括相互作用在计算基础上对角的量子系统,测量要么在计算基础上,要么对计算基础无偏。只想要简短的潜在读者
在过去的二十年中,整合的光子学已经迅速发展为一个强大的生态系统,学术界和行业都目睹了巨大的进步。光子综合电路(PIC)的出现,他们承诺在芯片上大规模整合异质组件,并预示着光合作用的新时代。随着集成的扩展,应用程序的范围会扩展,解决了关键领域,例如全光信息处理和计算,健康监测和环境感应,而光电传达,而光学通信将继续推动PIC技术向前。欧洲必须在这一战略性至关重要的领域中率领这种转变并确保领导地位。Photoniques继续对欧洲国家的光子学计划和景观进行开发,而意大利在这个问题上占据了范围。介绍整个生态系统 - 涵盖教育,学术界,行业,计划,生物 - 一篇文章并不是很小的壮举。我对本文的三位作者分享了他们的互补观点和观点的衷心。明年9月在那不勒斯举行的2024年EOSAM会议将提供一个释放此问题的机会,我期待在那里与您见面。
摘要 基于测量的量子计算 (MBQC) 范式始于高度纠缠的资源状态,通过自适应测量和校正在该状态上执行幺正操作以确保确定性。这与更常见的量子电路模型形成对比,在更常见的量子电路模型中,幺正操作在最终测量之前直接通过量子门实现。在这项工作中,我们将 MBQC 中的概念融入电路模型以创建一种混合模拟技术,使我们能够将任何量子电路拆分为经典高效可模拟的 Clifford 部分和由稳定器状态和局部(自适应)测量指令(即所谓的标准形式)组成的第二部分,该部分在量子计算机上执行。我们进一步使用图状态形式处理稳定器状态,从而显著减少某些应用的电路深度。我们表明,可以使用协议中的完全并行(即非自适应)测量来实现相互交换的运算符组。此外,我们还讨论了如何通过调整资源状态来同时测量相互交换的可观测量组,而不是像在电路模型中那样在测量之前执行昂贵的基础变换。最后,我们通过两个具有高度实际意义的例子证明了该技术的实用性——用于水分子基态能量估计的量子近似优化算法和变分量子特征求解器 (VQE)。对于 VQE,我们发现与标准电路模型相比,使用测量模式可以将深度减少 4 到 5 倍。同时,由于我们结合了同时测量,与在电路模型中单独测量泡利弦相比,我们的模式使我们可以将拍摄次数节省至少 3.5 倍。
