量子计算在加速许多问题方面具有巨大的潜力。而不是从古典的牛顿领域“向下”进入更复杂的量子领域,而是使用与所研究现象相同的过程。在地球科学中,量子计算具有许多潜在的应用。例如,量子计算可用于辐射测定的模拟。通过模拟原子的分解,可以更好地了解如何创建这些分解。模拟典型的,不加固的分解将是这一研究领域的第一步。这可以通过为每个原子创建一个量子(量子位)并连接它们来完成,以便如果链中的原子分解较高,则下一个下降的分解。该算法本身可能不会提供量子加速。但是,可以研究将其嵌入模拟晶体中(Xia 2020,Cai等2020),可以研究Radiohalos和裂变轨道。这也可能有助于研究加速的核衰减。洪水热问题也可能是一项有趣的研究。在物体的热性能与量子设备上的噪声之间有相似性。该领域的大多数研究都集中在改善量子计算机上(Sinha等人2022),但可以用来模拟在极端条件下地球系统(Casalegno等人。1999)。 也正在为使用量子计算加快或改善计算流体动力学程序(Gaitan 2020,Steijl 2019,Lin等人。 2009)。 量子计算的基础知识1999)。也正在为使用量子计算加快或改善计算流体动力学程序(Gaitan 2020,Steijl 2019,Lin等人。2009)。 量子计算的基础知识2009)。量子计算的基础知识与本提案中的其他主题不同,这依赖于量子计算机比经典计算机更有效地求解微分方程的能力。它可以允许对沉积物流进行更大或更细粒度的模拟。众所周知,有一些有用的算法可以为类似问题提供加速,或者在我们的量子计算机充分改进时有可能提供加速。需要进一步的研究来确定这些研究领域中的哪个包含在可以通过量子方法更好地解决的问题的子集中。
摘要 作为扩大摩尔定律扩展的关键方法,3D 集成技术使半导体行业实现了集成电路的小尺寸、低成本、多样化、模块化和灵活组装。因此,将这些技术应用于处于起步阶段且通常需要大规模集成才能实用的量子计算设备至关重要。在这篇评论中,我们重点关注四种流行的量子比特 (qubit) 候选者 (捕获离子、超导电路、硅自旋和光子),它们由不同的物理系统编码,但本质上都与先进的 CMOS 制造工艺兼容。我们介绍了每种量子比特类型的特定可扩展性瓶颈,并介绍了当前使用 3D 集成技术的解决方案。我们根据层次结构评估这些技术并将其分为三大类。还提供了有关热管理的简要讨论。我们相信这篇评论有助于就互连、集成和封装对正在快速发展的量子计算领域的贡献提供一些有用的见解。
摘要 — 表面电极离子阱因其对捕获离子的卓越可控性而在实际量子计算中具有极高的前景。借助先进的微加工技术,硅已被开发为离子阱衬底,用于精细的表面电极设计以及单片电光元件集成。然而,硅的高射频损耗阻碍了大规模实施的可能性。在这项工作中,我们展示了一种硅通孔 (TSV) 集成离子阱,由于消除了表面上的引线键合焊盘和外形尺寸的小型化,该离子阱具有较低的射频损耗。我们还制造了两种类型的传统引线键合 (WB) 阱,它们有或没有接地屏蔽层。就片上 S 参数、封装后谐振和由此产生的功率损耗而言,对不同离子阱的射频性能进行了测试和比较。结果表明,与 WB 阱相比,TSV 阱具有较低的 S21(50 MHz 时约为 0.2 dB)、较高的 Q 因子(约为 22)和较低的功率损耗(0.26 W)。此外,还采用 3D 有限元建模对不同阱的电场进行可视化和 RF 损耗分析。从建模中提取的结果与测量结果显示出良好的一致性。除了各种 RF 测试外,还介绍了不同离子阱的设计、制造和离子捕获操作。这项工作提供了对离子捕获装置 RF 损耗的见解,并为减少 RF 损耗提供了一种新的解决方案。
量子物理学中一个令人费解的问题是,在两个状态 | φ ⟩ 和 | ψ ⟩ 的量子叠加态 α | φ ⟩ + β | ψ ⟩ 中,是否存在状态 | φ ⟩ 和状态 | ψ ⟩ 或者状态 | φ ⟩ 或者状态 | ψ ⟩ 。事实上,当我们建立这样的叠加态时,也就是当我们准备它时,我们需要有 | φ ⟩ 和 | ψ ⟩ ,但是当我们使用这个状态时,也就是当我们测量它时,我们得到 | φ ⟩ 或 | ψ ⟩ 。因此,当我们建立这种叠加态时,它类似于合取,但当我们使用它时,它类似于析取。这种叠加的构建和使用方式之间的差异让人想起 Prior 的 tonk 等非和谐连接词的自然演绎规则。在本文中,我们捍卫了以下论点:这些非和谐连接词模拟了量子测量中出现的信息擦除、不可逆性和不确定性,而和谐连接词模拟了信息保存、可逆性和确定性。更具体地说,在讨论了和谐和非和谐演绎规则的概念之后(第 2 节),我们引入了一种具有逻辑联结词 ⊙(读作:“sup”,代表“叠加”)的直觉命题逻辑,该逻辑具有非和谐演绎规则,我们为这种逻辑引入了一种证明术语语言,即 ⊙ 演算(读作:“sup-演算”),并且我们证明了它的主要性质:主题归约、证明归约的终止、引入性质和部分合流(第 3 节)。这些证明大多使用标准技术,但有一些特殊性,以适应这种演算。然后,我们扩展这种演算,引入标量来量化一个证明归约成另一个证明的倾向(第 4 节),并表明这种证明语言包含量子编程语言的核心(第 5 节)。请注意,带有 ⊙ 的直觉命题逻辑不是推理量子程序的逻辑。它是一种以量子程序类型为命题的逻辑。
在量子计量学(量子技术的主要应用之一)中,估计未知参数的最终精度通常用克拉姆-罗界限来表示。然而,在获得少量测量样本的情况下,后者不再保证具有操作意义,我们通过一个简单的例子来说明这一点。我们建议通过获得具有给定精度的估计值的概率来量化计量协议的质量。这种方法,我们称之为可能近似正确 (PAC) 计量学,可确保有限样本范围内的操作意义。精度保证对未知参数的任何值都成立,而克拉姆-罗界限则假设它是近似已知的。我们建立了与量子态多假设检验的紧密联系,这使我们能够推导出克拉姆-罗界限的类似物,其中包含与有限样本范围相关的明确校正。我们进一步研究了状态的多个副本的估计程序成功概率的渐近行为,并将我们的框架应用于自旋为 1/2 的粒子集合的相位估计示例任务。总体而言,我们的操作方法允许在有限样本范围内研究量子计量学,并为量子信息理论和量子计量学的交叉研究开辟了大量新途径。
在古典软件工程中,测试是质量保证最受欢迎,最有效的技术之一,尽管本质上是不完整的。软件测试易于学习和使用,并享受丰富的工具支持。相反,正式的验证技术,从理论上讲,这些技术对规范提供了完整的正确性证明,仅由于对专家技能和缺乏可扩展性的需求高,主要用于安全至关重要的领域。在量子计算中,最先进的是相反的:许多最近的作品将正式的验证技术提升为量子程序[CH21],而到目前为止,只有很少的测试方法[GA23]。正式验证的目的是证明程序抽象相对于规范的逻辑正确性,而执行环境通常被抽象出来。这对于可靠性达到几乎无能为力的古典计算机是合理的(例如,开发人员不必担心程序变量如何物理存储)。相比之下,对于嘈杂的中间量子量子(NISQ)时代中的量子计算,此假设是不可行的:尽管从逻辑上满足指定性,但在量子计算机上执行时,量子程序仍可能显示出意外的行为。因此,还必须通过检查与目标环境的相互作用来系统地测试验证量子程序的运行时行为。但是,将经典测试技术提升到量子程序并不是直接的,因为量子的假设受到了许多假设的阻碍
量子计算位于革命性技术进步的最前沿,提供了在特定任务中表现优于古典计算机的潜力。虽然量子计算领域正在迅速发展,但已经出现了几种方法来解决利用量子力学的问题。本评论论文旨在比较不同的量子计算范式,探索它们各自的优势,挑战和未来的方向。所涵盖的主要方法是超导量子,被困的离子,拓扑量子和光子量子计算。对其运营原则,可伸缩性,相干时间,错误率和实际应用的比较分析,以提供对其潜力和局限性的全面理解。
国际计算机工程技术杂志(IJCET)第16卷,第1期,Jan-Feb 2025,pp。2715-2728,文章ID:IJCET_16_01_191在线可在https://iaeme.com/home/issue/issue/ijcet?volume=16&issue = 1 ISSN印刷:0976-6367; ISSN在线:0976-6375;期刊ID:5751-5249影响因子(2025):18.59(基于Google Scholar引用)doi:https://doi.org/10.34218/ijcet_16_01_1_191©iaeme Publication
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我们描述了一种灵活的微波合成系统,该系统由一个超低相位噪声低温蓝宝石振荡器 (CSO) 设计,可用作镱离子 (Yb+) 量子比特的主时钟。我们报告称,使用该合成系统,量子比特相干时间从 0.9 秒提高到 8.7 秒,提高了 10 倍,单量子比特量子门的误差为 1.6e-6。使用滤波函数方法 [1],我们发现证据表明,0.9 秒的宝贵相干性受到精密级商用现成微波合成器 [1] 的相位噪声的限制。此外,我们还利用微波合成系统的灵活性来演示贝叶斯学习算法,该算法可以自主设计信息优化的控制脉冲来识别和校准定量动力学模型,以表征囚禁离子系统。我们通过实验证明,新算法在少量样本的情况下超过了传统校准方法的精度 [2]。