按照摩尔定律(芯片上晶体管的数量每 18 个月就会翻一番 [1]),包括 CPU 在内的通用处理器的性能每年都在提高,而价格和功耗却在下降。由于功耗限制,工作频率和单线程处理性能已几乎达到极限。这些限制导致了多核处理器的发展,而多核处理器的加速也受到顺序执行的程序数量的限制。因此,加速已在适当的地方利用了专门的架构,例如 GPU。虽然 GPU 不能像 CPU 那样执行通用处理,但它们可以执行大量并行简单操作,这对机器学习非常有用。量子计算机作为一种专门的架构,因其能够解决传统计算机难以解决的问题而备受关注。传统计算机的信息处理单元(比特)只有 0 或 1 两种状态,而量子计算机则由可以叠加 0 和 1 状态的量子比特(量子位)组成。这些计算机可以利用量子力学的特性,例如状态叠加、量子隧穿和量子纠缠。量子计算机大致可分为两类:基于门的量子计算机 [2] 和量子退火机 [3]。基于门的量子计算机可以利用量子比特状态叠加(2 个 𝑛 量子比特的状态)之间的干涉效应极快地计算特定问题,并且向上兼容
自 20 世纪 70 年代初以来,选择性催化还原 (SCR) 已应用于固定源、化石燃料燃烧装置的排放控制,目前已在日本、欧洲和美国投入使用。该技术已应用于大型(2.5 亿美元英热单位/小时 (MMbtu/hr))公用事业和工业锅炉、工艺加热器和联合循环燃气轮机。SCR 在其他燃烧设备和工艺中的应用有限,例如简单循环燃气轮机、固定往复式内燃机、硝酸厂和钢厂退火炉 [4]。在美国,SCR 主要应用于燃煤和天然气发电锅炉,规模从 250 到 8,000 MMbtu/小时(25 到 800 兆瓦 (MW))。SCR 可以作为独立的 NOx 控制装置使用,也可以与其他技术(如燃烧控制)一起使用。SCR 系统很少出现运行或维护问题 [1]。
量子技术 2.0 全面发展道路上的一个关键障碍 [ 1 ] 与最初刺激其发展的情况相同:用经典方法有效模拟足够大的量子相干结构根本不可能。实际上,“足够大”的系统是由一百个左右量子比特组成的,但这个数字仍然太小,不足以组成能够模拟其他“足够大”的量子系统的量子计算机。另一方面,由数千个量子比特组成的人工量子相干系统正在被制造出来 [ 2 ],甚至得到成功应用,如商用量子退火炉 [ 3 , 4 ]。超导量子比特阵列也被认为是能够超越标准量子极限的微波探测器(例如,在搜索银河系轴子等应用中 [ 5 ])。阵列的量子相干性是检测机制的关键要素。这种“量子容量差距” [6] 需要得到弥合,以便系统地开发量子技术 2.0 的全部潜力,例如有噪声的中型量子 (NISQ) 设备 [7] 和通用容错量子计算机。对大型量子系统进行有效的经典模拟并不是绝对不可能的,因为它涉及对这种系统的任意演化的模拟,即其状态向量可以到达其所有(指数高维)希尔伯特空间,并且可能在有限时间内做到这一点。Margolus-Levitin 定理及其推广 [8-13] 对这种演化的速度进行了限制,从而限制了在任何有限时间间隔内可访问希尔伯特空间的部分。这与 [14] 的证明相一致,即在系统尺寸呈多项式缩放的时间内,任意时间相关局部哈密顿量可以生成的所有量子多体态的流形在其希尔伯特空间中占据的体积呈指数级小。(这是一个字面上正确的表述,因为量子比特系统的希尔伯特空间是一个有限维复射影空间;也就是说,它是紧致的,而且它有一个酉不变的富比尼-施图迪度量 [15])。数值和分析研究还表明,描述