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World File Search System高能物理
优化多量芯片拓扑
标题为“多量芯片拓扑的优化”的海报着重于设计用于多量量子处理器的可扩展和高效的ARCHITECTURES。该研究突出了超导量子位，以其可控性和作为量子计算中量子信息的基本单位而闻名。这项研究强调了参数的重要性，例如纠缠，量子误差校正和可扩展性在多Qubit芯片设计中。该团队提出了一个2D体系结构，其中包含三个量子位，并以等边三角形和一个3D体系结构排列，其中有四个量子位在四面体结构中。这些配置可以用作大型量子系统的模块化单元。未来的方向包括优化谐振器长度，能量参与率以及扩展较大多数阵列和系统的体系结构。在高能物理学中，量子系统用于量子模拟复杂的粒子相互作用。因此，易于扩展的多量芯片肯定是高能粒子碰撞的复杂计算和模拟的前进的道路，因此在不久的将来为其在新的和更令人兴奋的发现中为其在高能物理中的使用铺平了道路。
使用Amigolut扩展基于LUT的神经网络
高能物理和网络安全等应用需要极高的吞吐量和低潜伏神经网络（NN）推断。基于查找的NNS通过将NN作为查找表（LUTS）实现，在纳米秒的顺序上实现推理潜伏期来解决这些约束。由于LUTS是一个基本的FPGA构建块，因此基于LUT的NNS有效地映射到FPGA。逻辑（及其继任者）构成了一类基于LUT的NNS，该NN靶向FPGA，将神经元直接映射到LUTS，以满足低潜伏期约束，并以最少的资源来满足低潜伏期的约束。但是，很难构建更大的，更具性能的基于LUT的NN（例如Logicnets），因为LUT使用情况相对于Neu-ron fan-In（即突触×突触×突触位宽度）呈指数增长。一个大的基于LUT的NN迅速在FPGA上耗尽了LUT。我们的工作Amigolut通过创建基于较小的LUT的NNS的合奏来解决此问题，从而相对于模型数量线性扩展。Amigolut提高了基于LUT的NNS的可扩展性，达到更高的吞吐量，而LUTS比最大的基于LUT的NNS少了。
量子计算机受控门操作的初态相关优化
将量子算法编码到量子电路中没有唯一的方法。由于量子比特数、连接性和相干时间有限，量子电路优化对于充分利用近期量子设备至关重要。我们引入了一种名为 Aqcel 的新型电路优化器，旨在根据电路的初始状态从受控门中删除冗余的控制操作。特别地，Aqcel 可以通过使用量子计算机识别零振幅计算基态，从多项式计算资源中的多控门中去除不必要的量子比特控制，即使所有相关量子比特都纠缠在一起。作为基准，Aqcel 部署在用于模拟高能物理中的终态辐射的量子算法上。对于这个基准，我们已经证明 Aqcel 优化的电路可以用少得多的门产生等效的终态。此外，当将 Aqcel 与嘈杂的中型量子计算机一起部署时，它可以通过截断低于某些阈值的低振幅计算基础状态来有效地生成与原始电路近似的量子电路，并且保真度很高。我们的技术可用于各种量子算法，为进一步简化量子电路以使其对实际设备更有效开辟了新的可能性。
自动有效发现量子内核
摘要 - 量词计算可以通过启用内核机器来利用量子kernels来代表数据之间的相似性度量来增强机器学习模型。量子内核能够捕获在经典设备上无法有效计算的数据中的关系。但是，没有直接的方法可以针对每个特定用例设计最佳量子内核。我们提出了一种方法，该方法采用了与神经体系结构搜索和自动化中使用的技术相似的优化技术，以启发式方式自动找到最佳内核。为此，我们定义了用于构建实现相似性度量作为组合对象的量子电路的算法，该算法是根据成本函数进行评估的，然后使用元效法优化技术进行了迭代修改。成本函数可以启用许多标准，以确保候选解决方案的有利统计属性，例如动态LIE代数的等级。重要的是，我们的方法独立于采用的优化技术。通过在高能物理问题上测试我们的方法获得的结果表明，在最佳情况下，我们可以相对于手动设计方法匹配或提高测试准确性，表明我们技术的潜力可以减少努力来提供卓越的结果。
了解存储可靠性和管理的运营碳足迹
随着每天生成的数据达到泽字节并呈指数级增长，我们的研究发现，数据可靠性和管理所需的电力占存储系统电力的比例越来越大。因此，存储管理是数据中心 (DC) 能源使用和碳足迹的重要因素。我们研究了芝加哥大学高能物理存储系统 (UChicago HEP) 的可靠性和管理后台任务。我们为其活动和电力成本建立了一个模型，然后探索它们在时间上转移以减少运营碳足迹的机会。我们将我们的模型应用于不同的 DC 规模：大型 HEP 设施、大型云和全球大型云 DC 集，我们发现这些存储任务每年消耗 2.1-4.9% 的 DC 电力和 12.8-27.2% 的 DC 存储。将电力使用转化为碳排放取决于位置和时间，因此碳足迹会有所不同。但我们表明，存储管理电力可占到 755,000 个美国家庭的年度用电量。通过研究四个碳强度不同的电网，我们表明，将后台任务与低碳时期相结合可实现高达 82.8% 的减排。随着电网进一步脱碳，更大的减排（高达 96.9%）是可能的。
IceCube 嵌入南极洲 - CERN 文档服务器
外部通讯员： 阿贡国家实验室（美国）：D Ayres 布鲁克海文国家实验室（美国）：P Yamin 康奈尔大学（美国）：D G Cassel DESY 实验室（德国）：llka Regel、P Waloschek 费米国家加速器实验室（美国）：Judy Jackson GSI 达姆施塔特（德国）：G Siegert INFN（意大利）：Barbara Gallavotti 北京高能物理研究所（中国）：Tongzhou Xu 杰斐逊实验室（美国）：Melanie O'Byrne JINR 杜布纳（俄罗斯）：B Starchenko KEK 国家实验室（日本）：A Maki Lawrence 伯克利实验室（美国）：Christine Celata 洛斯阿拉莫斯国家实验室（美国）：C Hoffmann NIKHEF 实验室（Pay-Bas）：Paul de Jong 新西伯利亚研究所（俄罗斯）：S Eidelman 奥赛实验室（法国）：Anne-Marie Lutz PSI实验室（瑞士）：P-R Kettle 卢瑟福阿普尔顿实验室（英国）：Jacky Hutchinson 萨克雷实验室（法国）：Elisabeth Locci IHEP，Serpukhov（俄罗斯）：Yu Ryabov 斯坦福线性加速器中心（美国）：N Calder TRIUMF 实验室（加拿大）：M K Craddock
具有参数化量子电路的长寿命颗粒异常检测
摘要：我们研究了将量子机学习技术应用于数据分析的可能性，特别是关于高能物理学中有趣的用例。我们根据参数化的量子电路提出了一种异常检测算法。该算法在古典计算机上进行了培训，并通过模拟以及实际量子硬件进行了测试。使用IBM量子计算机对NISQ设备进行测试。为了执行量子硬件，设计和实现了特定的硬件驱动的改编。量子异常检测算法能够检测到简单异常，例如手写数字中的不同字符以及更复杂的结构，例如由粒子检测器中的异常模式，这是由在碰撞器实验中产生的长寿命颗粒产物产生的粒子探测器。对于高能物理应用程序，仅在模拟中估算了性能，因为量子电路不够简单，无法在可用的量子硬件平台上执行。这项工作表明可以使用量子算法进行异常检测。但是，由于该任务需要对经典数据的振幅编码，因此由于可用的量子硬件平台中的噪声水平，当前的实现无法胜过基于深神经网络的经典典型异常检测算法。
量子场论中的信息几何
受信息理论与高能物理之间日益密切的联系（特别是在 AdS/CFT 对应关系的背景下）的启发，我们探索了与各种简单系统相关的信息几何。通过研究它们的 Fisher 度量，我们得出了一些普遍的教训，这些教训可能对信息几何在全息术中的应用具有重要意义。我们首先证明所研究的物理理论的对称性在最终的几何中起着重要作用，而 AdS 度量的出现是一个相对普遍的特征。然后，我们通过研究经典 2d Ising 模型和相应的 1d 自由费米子理论的几何形状，研究 Fisher 度量保留了哪些有关底层理论物理的信息，并发现曲率在两侧的相变处恰好发散。我们以相干自由费米子态为例，讨论了将度量置于理论空间与状态空间所产生的差异。我们还澄清了文献中关于度量和非度量连接的不同平坦度概念的一些误解，这对如何解释几何曲率具有启示意义。我们的结果表明，一般来说，在将某些模型中产生的 AdS 几何与 AdS/CFT 对应联系起来时需要谨慎，并寻求为这一激动人心的领域的未来发展提供一套有用的指导方针。
量子场论中的信息几何
摘要：受信息理论与高能物理之间日益密切的联系的启发，特别是在 AdS/CFT 对应的背景下，我们探索了与各种简单系统相关的信息几何。通过研究它们的 Fisher 度量，我们得出了一些普遍的教训，这些教训可能对信息几何在全息术中的应用具有重要意义。我们首先证明所研究的物理理论的对称性在最终的几何中起着重要作用，而 AdS 度量的出现是一个相对普遍的特征。然后，我们通过研究经典 2d Ising 模型和相应的 1d 自由费米子理论的几何形状，研究 Fisher 度量保留了有关底层理论物理的哪些信息，并发现曲率在两侧的相变处恰好发散。我们以相干自由费米子态为例，讨论了将度量置于理论空间与状态空间所产生的差异。我们还澄清了文献中关于度量和非度量连接的不同平坦度概念的一些误解，这对如何解释几何曲率具有启示意义。我们的结果表明，一般来说，在将某些模型中产生的 AdS 几何与 AdS/CFT 对应联系起来时需要谨慎，并寻求为这一激动人心的领域的未来发展提供一套有用的指导方针。
使用 NISQ 量子计算机对 (1 + 1) 场论进行实时 Trotter 演化的索引改进
摘要。当今的量子计算机提供了对高能物理激发的量子场论散射过程进行实时计算的可能性。为了遵循已建立的在欧几里得时间计算静态属性的成功路线图，开发新的算法来处理当前嘈杂的中尺度量子 (NISQ) 设备的局限性并建立使用不同设备取得的进展的定量指标至关重要。在本文中，我们报告了这些方向的最新进展。我们表明，Trotter 误差的非线性方面使我们能够采取比低阶分析建议的更大的步骤。这对于使用当今的 NISQ 技术达到物理相关的时间尺度至关重要。我们建议使用一个指数来平均准确计算的 Trotter 站点占用演化与 NISQ 机器上的实际测量值之间的差异的绝对值 (G 指数) 作为衡量标准，以比较从不同硬件平台获得的结果。我们使用具有四个站点的一维空间横向 Ising 模型，将此度量应用于多个硬件平台。我们研究了包括读出缓解和 Richardson 外推在内的结果，并表明基于对 Trotter 步长修改的分析，缓解测量非常有效。我们讨论了 Trotter 步长程序中的这一进步如何改善量子计算物理散射结果，以及如何将这一技术进步应用于其他机器和噪声缓解方法。