分子系统的结构和动力学由其势能面 (PES) 支配,PES 表示总能量与核坐标的关系。获得准确的势能面受到希尔伯特空间指数缩放的限制,从而将实验可观测量的定量预测从第一性原理限制在只有几个电子的小分子上。在这里,我们提出了一种明确的物理信息方法,通过基于实验数据的线性坐标变换来修改 PES 家族,从而改进和评估其质量。我们利用最近对三个不同量子化学水平的参考 PES 进行的全面的 Feshbach 共振 (FR) 测量,证明了 He‐H2+ 复合物 PES 的这种“变形”。在所有情况下,能量分布中峰的位置和强度都得到了改善。我们发现这些可观测量主要对 PES 的长程部分敏感。
该项目的主要目标是为近期量子计算机(包括IBM量子计算机的原型)开发全面的库,以进行特征,认证和降低错误的误差。我们将设计模块,以有效地表征和缓解这些设备上的错误。我们将在量子计算领域使用最新的科学研究,同时与Qiskit环境兼容(尤其是Qisqit Terra和Ignis)。将在现实生活中量子硬件上执行的范式量子算法和量子任务上测试获得的方法的性能。该项目是旨在为波兰的行业和科学界提供量子计算机的较大计划的一部分。资源有效的表征和误差缓解方案将允许用于研究目的以及诸如量子化学或组合优化问题之类的潜在实用应用,以全部使用嘈杂和不完善的量子计算机的全部潜力。
纳米谱材料是用于光学,电子和生物探测器应用的低维材料生长的材料的有希望的构建基块。特别是,自下而上的合成0D石墨烯量子点作为单个量子发射器显示出很大的潜力。要充分利用其令人兴奋的特性,石墨烯量子点必须具有很高的纯度;有效的纯度的关键围栏是起始材料的溶解度。在这里,我们报告了一个高度溶剂且易于采用的棒状石墨烯量子点的合成,其含量高达94%。这对于红色排放而言罕见。高溶解度与结构的设计直接相关,从而可以准确描述溶液和单分子水平的石墨烯量子点的光物理特性。通过量子化学计算完全预测了这些光物理特性。
ℓ H ℓ 是任意二阶量子化费米子哈密顿量的乔丹-维格纳变换。Select ( H ) 是几种量子算法的主要子程序之一,包括最先进的哈密顿量模拟技术。如果二阶量子化哈密顿量中的每一项最多涉及 k 个自旋轨道,且 k 是与自旋轨道总数 n 无关的常数(文献中考虑的大多数量子化学和凝聚态模型都是如此,其中 k 通常为 2 或 4 ),则我们对 Select ( H ) 的实现不需要辅助量子位,并且使用 O ( n ) Cliufford+ T 门,其中 Cliufford 门应用于 O (log 2 n ) 层,T 门应用于 O (log n ) 层。与以前的工作相比,这实现了 Clifford 和 T 深度的大幅提升,同时保持了线性门数,并将辅助门数减少到零。
量子模拟在量子化学和物理学中具有广泛的应用。最近,已经提出了随机方法来加速哈密顿模拟。可以通过一种称为QDRIFT的简单算法来证明来自随机化的优势:迭代地进化了哈密顿量中的随机项,并证明平均量子通道近似于理想的演化。今天,我将对QDRIFT产生的随机产品公式进行单一实现。我们的主要结果[ARXIV:2008.11751]证明,随机产品公式的典型实现近似于理想的单一演变,直至小钻石 - 纳蒙德误差。明显地,从任意但固定的输入状态开始的相同随机演变产生的电路适合该输入状态。数值实验验证理论准确性保证。
许多量子算法中的关键元素[21,40]。具体示例包括Shor的算法[46],幅度估计[11],量子大都市采样[49],状态预先促进[44],大规模线性方程式[25]的解决方案[25]和一些非线性问题[48]。此外,它还在量子化学中直接应用[3,5,6,9,32,43,50,52]。该算法已包含在各种软件包中[6,14,53,54]。通常使用其特征向量|为单位运算符u进行相位估计算法| ψ⟩作为输入。通过将Hadamard Gates与受控门一起应用,算法将相变的二进制位映射到计算基础上,然后可以使用倒数量子傅立叶变换来提取该列表[40]。在[40]中概述了一个有见地的复杂性分析,该分析为所需量子位的数量提供了下限,t⩾N + log 2 + 1
我们解决了Clifford等轴测汇编的问题,即如何将Clifford等轴测图合成为可执行的量子电路。我们提出了一个简单的合成框架,该框架仅利用Clifford组的基本特性和一个符号组的一个方程式。我们通过表明文献的几种正常形式是天然推论来强调框架的多功能性。我们恢复了在LNN档案馆执行Clifford电路所必需的两量Qubit Gate深度的状态,并与另一项工作同时。我们还提出了针对Clifford等法的实用合成算法,重点是Clifford操作员,图形状态和Pauli旋转的Codia -Gonalization。基准表明,与最新方法相比,在所有三种情况下,我们都会改善2 Q量的门计数和随机实例的深度。我们还改善了实用量子化学实验的执行。
具有商业影响力的量子算法(例如量子化学和 Shor 算法)需要的量子比特和门数量远远超出了任何现有量子处理器的容量。分布式架构通过联网模块水平扩展,为商业实用提供了一条途径,最终将超越任何单个量子计算模块的能力。此类处理器使用分布在模块之间的远程纠缠来实现分布式量子逻辑。因此,联网量子计算机将需要能够在模块之间快速分配高保真度纠缠的能力。在这里,我们介绍了在同位素富集硅中的硅 T 中心上一些关键分布式量子计算协议的初步演示。我们展示了模块之间纠缠的分布,并利用它来应用传送门序列,为 T 中心作为分布式量子计算和联网平台建立了概念验证。
课程说明此类将在可用的量子计算硬件以及各个功能原理,可用软件和算法上进行一个学期的研究生培训。我们将专注于栅极模型IBM和绝热D波。此外,学生将有机会编程量子计算机并运行样本问题。一些课程将使用自己的笔记本电脑包括动手教程。将在课堂上提供用于获得量子计算机凭据的信息。学习目标量子硬件现在可供云上的用户使用,其中包括绝热量子优化器和栅极逻辑设备。出于计算机编程而不是理论开发的目的,将在操作层面上引入不同的操作原理。在第一个介绍性周之后,该课程将分为两部分,分别在栅极逻辑量子计算机和绝热量子计算机上。最后一周将用于描述预计将在不久的将来发布的其他量子计算机,或者将其中一个应用程序加深。栅极逻辑量子计算。现有设备将以量子类型和量子连接性来表征。然后,我们将考虑一四分之一的门。将说明现有软件。该课程的一部分将用于量子计算机上的量子动力学。绝热量子计算。审查了量子绝热定理后,将概述D-Wave可用设备。建议准备:入门量子力学。然后,我们将考虑可以解决这些量子设备并利用这些量子设备的问题类别,我们将在该级别上教量子化学,量子动态和机器学习的基础知识,以准备学生在现有硬件上为这些类似的问题编程可用的软件,从而利用可用的软件和未来生成硬件和软件。我们将描述在D-Wave上编程的含义,并查看可用的软件。然后,我们将考虑可以解决并利用绝热量子优化器的问题类别。我们将教授针对多个线性回归的优化问题,在D波上实施量子化学,以及将图和网络映射到二次无约束的二进制优化(QUBO)表单上。最终,学生将能够在可用的量子硬件上编程和运行至少几种上述问题类型。共同提取:EE 520。
通过电化学方法对碳酸铵溶液中氧化石墨烯的合成研究进行了研究。在合成氧化石墨烯期间,由于搅拌溶液而观察到了氧化石墨烯的部分还原。使用UV-和ATR-FTIR光谱和量子化学计算方法分析了氧化石墨烯的组成。由于分析,发现石墨烯氧化石墨烯含有连接芳族环的羟基,羧基,甲基,甲基和醚基。在264 nm区域的吸收表明氧化石墨烯的部分还原。在碳酸铵冷溶液中进行合成过程很重要,因为当溶液温暖时,盐的水解会增加。氨和二氧化碳气体在水解过程中释放。这项研究工作表明,在碳酸铵溶液中氧化石墨烯的清洁分离。