雷蒙德和丹尼斯·诺布尔(Raymond and Denis Noble)的《随机性生理和哲学后果》文章的利用,这9篇文章的PDF集合汇集了一个发展中的故事。这可以看作是我们两个人之间关于生物学本质,什么原因,如何以及如何发展以及如何发展的多年讨论的结晶。这些讨论长期以来首先出现的文章。印刷的开场镜头是2012年在生物学相对性原理的数学基础的界面焦点中的表述,这意味着有机体中不同组织的因果关系的相对性,这在生命音乐中已经暗示了(2006年)。该原则本身不足,因为还必须有一个特定的过程,通过该过程,较低级别的流程受到高级组织的约束。确定该过程的开始是包括随机性的利用,这是在2016年在皇家学会上的《进化生物学新趋势》会议上发生的,该会议于2017年发表在界面重点上。,但在讨论会议本身中没有跟进这个想法,除了我们第二天早餐期间与免疫学家理查德·莫克森(Richard Moxon)举行了非常有用的机会。真正设定的讨论是2017年生物学的文章,这是与新校长裁判非常长时间互动的主题。随后是一系列邀请函,该邀请是随后发表在《一般科学哲学杂志》上的各种期刊上发表的文章。Raymond and Denis Noble,2020年10月。
根据飞机的飞行手册或 ES 中管制员采用的 ASSIST(确认、分离、静默、通知、支持、时间)工作技术。图 2 给出了 ATC 的确定性和随机性模型。其中 { А } – 是管制员根据 ASSIST 执行的操作集; { Т } – 是决策时间; { Р } – 是在选择 i 个备选方案时 j 个因素影响的概率集; { U } – 是在选择 i 个备选方案时 j 个因素影响的损失集; { R } – 是在选择 i 个备选方案时 j 个因素影响的风险集; { λ } – 是影响 DM 的因素集。
高熵碳化物 (HEC) 备受关注,因为它们是超高温和高硬度应用的有希望的材料。为了发现具有增强屈服强度和硬度的碳化物,需要基于机制的设计方法。在本研究中,提出了位错核原子随机性作为提高硬度的机制,其中位错核处不同元素之间的随机相互作用使位错更难滑移。基于密度泛函理论计算了 a ∕ 2 ⟨ 1 ̄ 10 ⟩ {110} 刃位错的 Peierls 应力,其中通过增加位错核处的元素数量来增加原子的随机性。结果表明,Peierls 应力在统计上随着元素数量的增加而增加,表明加入更多元素可能会产生更高的硬度。基于这一指导原则,我们制备了三种八阳离子 HEC(Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、X、Y)C(X、Y = Mo、W、Cr、Mo 或 Cr、W),其成分由从头计算的形成焓和熵形成能力决定。单相致密陶瓷均表现出约 40 GPa 的高纳米压痕硬度。位错核心处不同元素之间的随机相互作用为提高结构陶瓷的硬度提供了一种机制。
随机性是科学、密码学、工程学和信息技术中的宝贵资源。由于单个量子过程的不确定性,量子力学随机源具有吸引力。在这里,我们考虑从光子偏振测量中产生随机比特。我们首先从教学角度讨论这种测量中固有的量子随机性如何与量子相干性相关联,以及如何根据量子态和相关熵值(称为最小熵)对其进行量化。然后,我们通过执行一系列适合本科实验室的单光子实验来探索这些概念。我们准备不同非纠缠态和纠缠态的光子,并对这些状态进行断层扫描测量。我们使用有关量子态的信息来确定最小熵,即通过不同的比特生成测量从给定光子状态产生的最小随机量。这有助于评估量子随机性的存在并确保随机比特源的质量和安全性。 VC 2020 美国物理教师协会。https://doi.org/10.1119/10.0000383
共享相关的随机变量是许多信息理论任务(例如隐私扩增,同时消息传递,秘密共享等等)的资源。在本文中,我们表明,要建立一种称为共享随机性的资源,量子系统比其经典对应物提供了优势。准确地说,我们表明,尽管在共享的两个Qubit状态上进行了适当的固定测量,但可以生成相关性,这些相关性无法从两个经典位上从任何可能的状态获得。在资源理论设置中,量子系统的此功能可以解释为赢得两个玩家合作游戏的优势,我们称之为“非垄断社会补贴”游戏。事实证明,导致所需优势的量子状态必须以量子不和谐的形式具有非经典性。在通过嘈杂的通道之间在两方之间分发这种共享范围的来源,但容量为零的量子通道严格少于统一的量子,而统一的能力比统一性少于完美的经典通道。此处介绍的协议是噪声稳健的,因此应使用最先进的量子设备可实现。
摘要。对单个量子系统(例如单个光子、原子或离子)的精确控制为一系列量子技术打开了大门。这一概念的目标是创建能够利用量子效应解决数据处理和安全信息传输问题以及比现有方法更有效地对周围世界参数进行高精度测量的设备。量子技术出现的关键一步是二十世纪下半叶的开创性工作,它首先展示了量子力学对自然的描述的矛盾性和正确性,其次,奠定并引入了成为现代量子技术基础的基本实验方法。2022 年诺贝尔物理学奖授予了 Alain Aspect、John Clauser 和 Anton Zeilinger,以表彰他们对纠缠光子的实验、建立贝尔不等式的违反以及开创量子信息科学。
随机性的功能理论是在Vovk [2020]中以非算力的随机性理论的名义提出的。Ran-Domness的算法理论是由Kolmogorov于1960年代启动的[Kolmogorov,1968年],并已在许多论文和书籍中开发(例如,参见Shen等人。2017)。它一直是直觉的强大来源,但其弱点是对特定通用部分可计算函数的选择的依赖性,这导致其数学结果中存在未指定的加性(有时是乘法)常数。Kolmogorov [1965,Sect。 3] speculated that for natural universal partial computable functions the additive constants will be in hun- dreds rather than in tens of thousands of bits, but this accuracy is very far from being sufficient in machine-learning and statistical applications (an addi- tive constant of 100 in the definition of Kolmogorov complexity leads to the astronomical multiplicative constant of 2 100 in the corresponding p-value). 与VOVK [2020]中提出的未指定常数打交道的方式是表达有关随机性算法作为各种函数类之间关系的算法。 它将在教派中引入。 2。 在本文中,我们将这种方法称为随机性的功能理论。 虽然它在直观的简单性方面失去了一定的损失,但它越来越接近实用的机器学习和统计数据。 读者将不会假设对随机性算法理论的形式知识。 在本文中,我们有兴趣将随机性的功能理论应用于预测。 3。Kolmogorov [1965,Sect。3] speculated that for natural universal partial computable functions the additive constants will be in hun- dreds rather than in tens of thousands of bits, but this accuracy is very far from being sufficient in machine-learning and statistical applications (an addi- tive constant of 100 in the definition of Kolmogorov complexity leads to the astronomical multiplicative constant of 2 100 in the corresponding p-value).与VOVK [2020]中提出的未指定常数打交道的方式是表达有关随机性算法作为各种函数类之间关系的算法。它将在教派中引入。2。在本文中,我们将这种方法称为随机性的功能理论。虽然它在直观的简单性方面失去了一定的损失,但它越来越接近实用的机器学习和统计数据。读者将不会假设对随机性算法理论的形式知识。在本文中,我们有兴趣将随机性的功能理论应用于预测。3。机器学习中最标准的假设是随机性:我们假设观察值是以IID方式生成的(独立且分布相同)。先验弱的假设是交换性的假设,尽管对于无限的数据序列而言,随机性和交换性证明与著名的de Finetti代表定理本质上是等效的。对于有限序列,差异是重要的,这将是我们教派的主题。我们开始讨论在教派中预测的随机性功能理论的应用。2。在其中介绍了置信度预言的概念(稍微修改和推广Vovk等人的术语。2022,Sect。2.1.6)。然后,我们根据三个二分法确定八种置信预测因素:
可靠的随机性是算法和应用中的核心成分,从数值模拟到统计抽样和加密。纠缠量子状态的测量结果可能违反铃铛不平等,从而保证其内在的随机性。这构成了证明随机性生成的基础。但是,此认证需要空间分离的设备,使其不适合紧凑的设备。在这里,我们提供了一种通用方法,用于在小规模应用程序上进行认证随机性生成,并执行结合固态发射极和玻璃芯片的集成光子演示。与大多数现有的认证协议相反,在没有空格分离的情况下,该协议容易受到现实设备固有的漏洞的影响,我们实现了信息泄漏的协议,因此与新兴的紧凑型可扩展设备兼容。我们演示了一个双重光子的光子设备,该设备在随机性上达到了最高标准,但对于现实世界的应用而被删除。完整的94.5 h长的稳定过程利用了一个明亮稳定的单光子量子点的源,以可重新发现的光子芯片为基础,并在Milliradian范围内在实现的阶段稳定,并且在93%以上的纠缠光子的一致性不可区分。使用上下文框架,我们证明了私人随机性生成,并实现了与随机扩展相兼容的速率,以安全地针对量子对手。
量子伪随机性已应用于量子信息的许多领域,从纠缠理论到混沌量子系统中的扰乱现象模型,以及最近的量子密码学基础。Kretschmer (TQC '21) 表明,即使在没有经典单向函数的世界中,伪随机态和伪随机幺正态也存在。然而,时至今日,所有已知的构造都需要经典的密码构造块,而这些构造块本身就等同于单向函数的存在,并且在现实的量子硬件上实现也具有挑战性。在这项工作中,我们寻求同时在这两个方面取得进展——将量子伪随机性与经典密码学完全分离。我们引入了一个称为哈密顿相态 (HPS) 问题的量子硬度假设,该任务是解码随机瞬时量子多项式时间 (IQP) 电路的输出状态。仅使用 Hadamard 门、单量子比特 Z 旋转和 CNOT 电路即可非常高效地生成哈密顿相态。我们证明了问题的难度降低为问题的最坏情况版本,并且我们提供了证据证明我们的假设可能是完全量子的;这意味着,它不能用于构造单向函数。通过证明我们集合的近似 t 设计属性,我们还展示了当只有少量 HPS 副本可用时的信息论难度。最后,我们表明我们的 HPS 假设及其变体使我们能够有效地构造许多伪随机量子原语,从伪随机态到量子伪纠缠,再到伪随机幺正,甚至包括使用量子密钥的公钥加密等原语。在此过程中,我们分析了一种伪随机幺正的自然迭代构造,它类似于 Ji、Liu 和 Song (CRYPTO'18) 的候选者。