تسريع خوارزميات الكم مع الحساب المسبق

تسريع خوارزميات الكم مع الحساب المسبق

تسريع الخوارزميات الكمومية باستخدام ذكاء بيانات PlatoBlockchain قبل الحساب. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

ويليام ج. هوجينز وجارود ر. ماكلين

Google Quantum AI ، البندقية ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.

ملخص

يمكن أن تكون تطبيقات الحوسبة في العالم الحقيقي حساسة للغاية للوقت. وسيكون من المفيد أن نتمكن من تسريع مثل هذه المهام من خلال أداء بعض الأعمال في وقت مبكر. بدافع من ذلك، نقترح نموذج تكلفة للخوارزميات الكمومية التي تسمح بالحساب الكمي المسبق؛ على سبيل المثال، لمقدار متعدد الحدود من الحسابات "المجانية" قبل أن يتم تحديد مدخلات الخوارزمية بشكل كامل، وطرق الاستفادة منها. نحن نحلل عائلتين من الوحدات الوحدوية التي تعتبر أكثر كفاءة في التنفيذ في نموذج التكلفة هذا مقارنة بالنموذج القياسي. المثال الأول للحساب الكمي المسبق، المبني على الأسي لمصفوفة الكثافة، يمكن أن يقدم ميزة أسية في ظل ظروف معينة. يستخدم المثال الثاني شكلاً مختلفًا من النقل الآني للبوابة لتحقيق ميزة تربيعية عند مقارنتها بتنفيذ الوحدات الوحدوية مباشرة. تشير هذه الأمثلة إلى أن الحساب الكمي المسبق قد يوفر ساحة جديدة يمكن من خلالها البحث عن ميزة كمية.

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] إس آرونسون. حدود المشورة الكمومية والتواصل أحادي الاتجاه. في الإجراءات. مؤتمر IEEE السنوي التاسع عشر حول التعقيد الحسابي، 19، الصفحات 2004-320. IEEE، 332. ISBN 2004/ccc.9780769521206.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / ccc.2004.1313854

[2] سكوت آرونسون وأندريس أمباينيس. العلاقة. في وقائع ندوة ACM السنوية السابعة والأربعين حول نظرية الحوسبة، STOC '15، الصفحات 307-316، نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية، 14 يونيو 2015. ACM. ردمك 9781450335362/10.1145.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1145 / 2746539.2746547

[3] سكوت آرونسون وجاي إن روثبلوم. قياس لطيف للحالات الكمومية والخصوصية التفاضلية. 18 أبريل 2019. الرابط http://arxiv.org/abs/1904.08747.
أرخايف: 1904.08747

[4] ريان بابوش، جارود آر ماكلين، مايكل نيومان، كريج جيدني، سيرجيو بويكسو، وهارتموت نيفين. ركز على ما هو أبعد من عمليات التسريع التربيعية للحصول على الميزة الكمية المصححة للأخطاء. PRX الكم، 2 (1): 010103، 29 مارس 2021. ISSN 2691-3399. 10.1103/​prxquantum.2.010103.
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.010103

[5] دانيال ج بيرنشتاين وتانيا لانج. الشقوق غير المنتظمة في الخرسانة: قوة الحساب المسبق الحر. في التقدم في علم التشفير – ASIACRYPT 2013، ملاحظات المحاضرات في علوم الكمبيوتر، الصفحات 321-340. سبرينغر برلين هايدلبرغ، برلين، هايدلبرغ، 2013. ISBN 9783642420443,9783642420450،10.1007. 978/​3-642-42045-0-17_XNUMX.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-42045-0_17

[6] دومينيك دبليو بيري، وكريج جيدني، وماريو موتا، وجارود آر ماكلين، وريان بابوش. Qubitization من كيمياء الكم على أساس تعسفي الاستفادة من التناثر وعوامل الرتبة المنخفضة. 6 فبراير 2019. الرابط https://​/​doi.org/10.22331/​q-2019-12-02-208.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-02-208

[7] جاكوب بيامونتي، بيتر ويتيك، نيكولا بانكوتي، باتريك ريبينتروست، ناثان ويبي، وسيث لويد. التعلم الآلي الكمي. طبيعة، 549 (7671): 195-202، سبتمبر 2017. ISSN 0028-0836,1476،4687-10.1038. 23474/الطبيعةXNUMX.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nature23474

[8] سيرجي برافي وأليكسي كيتايف. حساب الكم العالمي مع بوابات كليفورد المثالية والملحقات الصاخبة. فيز. القس أ، 71 (2): 022316، 22 فبراير 2005. ISSN 1050-2947,1094،1622-10.1103. 71.022316/فيزيريفا.XNUMX.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.71.022316

[9] سيرجي برافي وديمتري ماسلوف. تكشف الدوائر الخالية من هادامارد عن بنية مجموعة كليفورد. IEEE ترانس. المشاة. النظرية، 67 (7): 4546-4563، يوليو 2021. ISSN 0018-9448,1557-9654. 10.1109/tit.2021.3081415.
https: / / doi.org/ 10.1109 / tit.2021.3081415

[10] إيرل تي كامبل وجو أوجورمان. نهج الحالة السحرية الفعال لدورات الزاوية الصغيرة. 14 مارس 2016. URL https://​/​doi.org/10.1088/​2058-9565/​1/​1/​015007.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​1/​1/​015007

[11] سيتان تشين، جوردان كوتلر، هسين يوان هوانغ، وجيري لي. الفواصل الأسية بين التعلم مع وبدون الذاكرة الكمومية. في عام 2021، الندوة السنوية الثانية والستون لـ IEEE حول أسس علوم الكمبيوتر (FOCS). IEEE، فبراير 62. 2022/​focs10.1109.
https: / / doi.org/ 10.1109 / focs52979.2021.00063

[12] أندرو إم تشايلدز، وروبن كوثاري، ورولاندو دي سوما. خوارزمية الكم لأنظمة المعادلات الخطية مع تحسين الاعتماد على الدقة بشكل كبير. SIAM J. Comput., 46 (6): 1920–1950، 1 يناير 2017. ISSN 0097-5397. 10.1137/16M1087072.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1137 / 16M1087072

[13] إن كودي جونز، وجيمس دي ويتفيلد، وبيتر إل مكماهون، ومان هونغ يونغ، ورودني فان ميتر، وألان أسبورو جوزيك، ويوشيهيسا ياماموتو. محاكاة كيمياء الكم أسرع على أجهزة الكمبيوتر الكمومية المتسامحة مع الأخطاء. نيو جي فيز، 14 (11): 115023، 27 نوفمبر 2012. ISSN 1367-2630. 10.1088/1367-2630/14/11/115023.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​14/​11/​115023

[14] بيدرو سي إس كوستا، ودونج آن، ويوفال آر ساندرز، ويوان سو، وريان بابوش، ودومينيك دبليو بيري. القياس الأمثل للأنظمة الخطية الكمومية عبر نظرية ثابتة الحرارة المنفصلة. PRX الكم، 3 (4): 040303، 7 أكتوبر 2022. ISSN 2691-3399. 10.1103/prxquantum.3.040303.
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.3.040303

[15] جوردان كوتلر، هسين يوان هوانغ، وجارود آر ماكلين. إعادة النظر في الاستخلاص الكمي والميزة الكمية في مهام التعلم. 1 ديسمبر 2021. عنوان URL http://​/arxiv.org/​abs/​2112.00811.
أرخايف: 2112.00811

[16] شون إكس كوي ودانيال جوتسمان وأنيرود كريشنا. البوابات القطرية في التسلسل الهرمي كليفورد. فيز. القس أ، 95 (1)، 26 يناير 2017. ISSN 2469-9926,2469-9934. 10.1103/فيزيريفا.95.012329.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.95.012329

[17] إدوارد فرحي، جيفري جولدستون، وسام جوتمان. خوارزمية التحسين التقريبية الكمومية. 14 نوفمبر 2014. الرابط http://arxiv.org/abs/1411.4028.
أرخايف: 1411.4028

[18] أوستن جي فاولر. حساب الكم الأمثل للوقت. 17 أكتوبر 2012. الرابط http://arxiv.org/abs/1210.4626.
أرخايف: 1210.4626

[19] سيفاج غريبيان وفرانسوا لو جال. إلغاء تحويل القيمة المفردة الكمومية: الصلابة والتطبيقات على كيمياء الكم وتخمين PCP الكمي. في وقائع ندوة ACM SIGACT السنوية الرابعة والخمسين حول نظرية الحوسبة، STOC 54، الصفحات 2022-19، نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية، 32 يونيو 9. ACM. ردمك 2022/9781450392648.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1145 / 3519935.3519991

[20] كريج جيدني ومارتن إيكيرا. كيفية تحليل أعداد صحيحة RSA 2048 بت في 8 ساعات باستخدام 20 مليون كيوبت صاخبة. الكم، 5 (433): 433، 15 أبريل 2021. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2021-04-15-433.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-04-15-433

[21] كريج جيدني وأوستن جي فاولر. تخطيط مرن لحسابات كود السطح باستخدام حالات AutoCCZ. 21 مايو 2019. الرابط http://arxiv.org/abs/1905.08916.
أرخايف: 1905.08916

[22] أندراس جيلين وألكسندر بوريمبا. تحسين خوارزميات الكم لتقدير الدقة. 29 مارس 2022. عنوان URL http://​/arxiv.org/​abs/​2203.15993.
أرخايف: 2203.15993

[23] دانيال جوتسمان وإسحاق إل تشوانج. يعد النقل الآني الكمي بدائيًا حسابيًا عالميًا. 2 أغسطس 1999. الرابط https://​/doi.org/10.1038/​46503.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / 46503

[24] ليو جرادي وعلي كمال سينوب. تجزئة عشوائية تقريبية سريعة باستخدام الحساب المسبق للمتجه الذاتي. في مؤتمر IEEE لعام 2008 حول رؤية الكمبيوتر والتعرف على الأنماط، الصفحات من 1 إلى 8. IEEE، يونيو 2008. ISBN 9781424422425. 10.1109/​cvpr.2008.4587487.
https: / / doi.org/ 10.1109 / cvpr.2008.4587487

[25] لوف ك جروفر. خوارزمية ميكانيكية الكم سريعة للبحث عن قاعدة البيانات. في وقائع ندوة ACM السنوية الثامنة والعشرين حول نظرية الحوسبة – STOC '96، STOC '96، الصفحات 212-219، نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية، 1996. مطبعة ACM. ردمك 9780897917858/10.1145.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1145 / 237814.237866

[26] آرام دبليو هارو، وأفيناتان هاسيديم، وسيث لويد. خوارزمية الكم لأنظمة المعادلات الخطية. فيز. القس ليت، 103 (15): 150502، 9 أكتوبر 2009. ISSN 0031-9007,1079-7114. 10.1103/​PhysRevLett.103.150502.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.150502

[27] هسين يوان هوانغ، ومايكل بروتون، وجوردان كوتلر، وسيتان تشين، وجيري لي، ومسعود محسني، وهارتموت نيفين، وريان بابوش، وريتشارد كوينج، وجون بريسكيل، وجارود آر ماكلين. الميزة الكمية في التعلم من التجارب. العلوم، 376 (6598): 1182-1186، 10 يونيو 2022. ISSN 0036-8075,1095،9203-10.1126. 7293/science.abnXNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.abn7293

[28] كودي جونز. بروتوكولات التقطير لحالات فورييه في الحوسبة الكمومية. 12 مارس 2013. الرابط http://arxiv.org/abs/1303.3066.
أرخايف: 1303.3066

[29] جون كالوغر. ميزة كمية لمشكلة التدفق الطبيعي. في عام 2021، الندوة السنوية الثانية والستون لـ IEEE حول أسس علوم الكمبيوتر (FOCS)، الصفحات 62-897. IEEE، فبراير 908. 2022/​focs10.1109.
https: / / doi.org/ 10.1109 / focs52979.2021.00091

[30] ريتشارد إم كارب وريتشارد جيه ليبتون. بعض الروابط بين فئات التعقيد غير المنتظمة والموحدة. في وقائع ندوة ACM السنوية الثانية عشرة حول نظرية الحوسبة – STOC '80، STOC '80، الصفحات 302-309، نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية، 28 أبريل 1980. مطبعة ACM. ردمك 9780897910170/10.1145.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1145 / 800141.804678

[31] شيلبي كيميل، سيدريك ين يو لين، غوانغ هاو لو، ماريس أوزولس، وتيودور جي يودر. محاكاة هاملتونية مع تعقيد العينة الأمثل. Npj Quantum Inf., 3 (1): 1–7، 30 مارس 2017. ISSN 2056-6387,2056-6387. 10.1038/s41534-017-0013-7.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-017-0013-7

[32] فرانسوا لو غال. الفصل الأسي للتعقيد الكمي والفضاء الكلاسيكي على الإنترنت. في وقائع ندوة ACM السنوية الثامنة عشرة حول التوازي في الخوارزميات والمعماريات، SPAA '06، الصفحات 67-73، نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية، 30 يوليو 2006. ACM. ردمك 9781595934529/10.1145.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1145 / 1148109.1148119

[33] لين لين ويو تونغ. الترشيح الأمثل للحالة الذاتية الكمومية المستندة إلى متعدد الحدود مع التطبيق على حل الأنظمة الخطية الكمومية. الكم، 4 (361): 361، 11 نوفمبر 2020. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2020-11-11-361.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-11-11-361

[34] دانييل ليتينسكي. التقطير السحري للحالة: ليس مكلفًا كما تعتقد. الكم، 3 (205): 205، 2 ديسمبر 2019أ. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2019-12-02-205.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-02-205

[35] دانييل ليتينسكي. لعبة الرموز السطحية: الحوسبة الكمومية واسعة النطاق مع جراحة شعرية. الكم، 3 (128): 128، 5 مارس 2019ب. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2019-03-05-128.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-03-05-128

[36] سيث لويد، مسعود محسني، وباتريك ريبينتروست. تحليل المكونات الرئيسية الكم. نات. فيز.، 10 (9): 631-633، 27 سبتمبر 2014. ISSN 1745-2473,1745،2481-10.1038. 3029/nphysXNUMX.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nphys3029

[37] جون إم مارتين، وزين إم روسي، وأندرو كيه تان، وإسحاق إل تشوانغ. التوحيد الكبير لخوارزميات الكم. PRX الكم، 2 (4): 040203، 3 ديسمبر 2021. ISSN 2691-3399. 10.1103/prxquantum.2.040203.
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.040203

[38] إيمان مارفيان وسيث لويد. محاكي الكم العالمي. 8 يونيو 2016. الرابط http://arxiv.org/abs/1606.02734.
أرخايف: 1606.02734

[39] F Motzoi، MP Kaicher، وFK Wilhelm. التراكيب الزمنية الخطية واللوغاريتمية لمشغلي الأجسام المتعددة الكمومية. فيز. القس ليت، 119 (16): 160503، 20 أكتوبر 2017. ISSN 0031-9007,1079-7114. 10.1103/​PhysRevLett.119.160503.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.160503

[40] مايكل نيلسن. حساب الكم البصري باستخدام حالات الكتلة. فيز. القس ليت، 93 (4): 040503، 23 يوليو 2004. ISSN 0031-9007,1079،7114-10.1103. 93.040503/PhysRevLett.XNUMX.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.93.040503

[41] بريان أوجورمان، وويليام جيه هوجينز، وإليانور جي ريفيل، وكيه بيرجيتا ويلي. شبكات المبادلة المعممة للحوسبة الكمومية على المدى القريب. 13 مايو 2019. الرابط http://arxiv.org/abs/1905.05118.
أرخايف: 1905.05118

[42] بول فام وكريستا إم سفور. بنية كمومية ثنائية الأبعاد لأقرب جار لتحليل العمق المتعدد اللوغاريتمي. 2 يوليو 27. الرابط http://arxiv.org/abs/2012.
أرخايف: 1207.6655

[43] آر راوسندورف وإتش جي بريجيل. كمبيوتر كمي أحادي الاتجاه. فيز. القس ليت، 86 (22): 5188-5191، 28 مايو 2001. ISSN 0031-9007,1079،7114-10.1103. 86.5188/​PhysRevLett.XNUMX.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.86.5188

[44] يوفال آر ساندرز، دومينيك دبليو بيري، بيدرو سي إس كوستا، لويس دبليو تيسلر، ناثان ويبي، كريج جيدني، هارتموت نيفين، وريان بابوش. تجميع الاستدلال الكمي المتسامح مع الخطأ من أجل التحسين التوافقي. PRX الكم، 1 (2): 020312، 9 نوفمبر 2020. ISSN 2691-3399. 10.1103/prxquantum.1.020312.
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.1.020312

[45] دان شيبرد ومايكل جي بريمنر. حساب الكم غير منظم مؤقتا. بروك. الرياضيات. فيز. م. العلوم، 465 (2105): 1413-1439، 8 مايو 2009. ISSN 1364-5021,1471،2946-10.1098. 2008.0443/RSPA.XNUMX.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2008.0443

[46] بيتر بايك سلون، جان كاوتز، وجون سنايدر. نقل إشعاع محسوب مسبقًا للعرض في الوقت الفعلي في بيئات الإضاءة الديناميكية منخفضة التردد. في وقائع المؤتمر السنوي التاسع والعشرين لرسومات الكمبيوتر والتقنيات التفاعلية، SIGGRAPH '29، الصفحات 02-527، نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية، 536 يوليو 1. ACM. ردمك 2002/9781581135213.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1145 / 566570.566612

[47] جيمس إي سميث. دراسة استراتيجيات التنبؤ بالفروع. في 25 عامًا من الندوات الدولية حول هندسة الكمبيوتر (أوراق مختارة)، ISCA '98، الصفحات 202-215، نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية، 1 أغسطس 1998. ACM. ردمك 9781581130584/10.1145.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1145 / 285930.285980

[48] رولاندو دي سوما ويجيت سوباشي. تعقيد التحقق من الحالة الكمومية في مشكلة الأنظمة الخطية الكمومية. PRX الكم، 2 (1): 010315، 27 يناير 2021. ISSN 2691-3399. 10.1103/​prxquantum.2.010315.
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.010315

[49] باربرا م ترحال. تصحيح الخطأ الكمي للذكريات الكمومية. القس وزارة الدفاع. فيز.، 87 (2): 307-346، 7 أبريل 2015. ISSN 0034-6861,1539-0756. 10.1103/revmodphys.87.307.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / revmodphys.87.307

[50] شينلان تشو، وديبي دبليو ليونغ، وإسحاق إل تشوانغ. منهجية بناء البوابة المنطقية الكمومية. فيز. القس أ، 62 (5)، 18 أكتوبر 2000. ISSN 1050-2947,1094،1622-10.1103. 62.052316/فيزيريفا.XNUMX.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.62.052316

دليلنا يستخدم من قبل

[1] دار جلبوع وجارود ر. ماكلين، "ميزة الاتصال الكمي الأسي في التعلم الموزع"، أرخايف: 2310.07136, (2023).

[2] بابلو رودريجيز جراسا، روبن إيباروندو، خافيير جونزاليس كوندي، يوي بان، باتريك ريبينتروست، وميكيل سانز، "التقريب الكمي لمصفوفة الكثافة بمساعدة الاستنساخ"، أرخايف: 2311.11751, (2023).

الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2024-02-22 13:13:08). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.

لا يمكن أن تجلب استشهد تبادل البيانات أثناء آخر محاولة 2024-02-22 13:13:06: لا يمكن جلب البيانات المستشهد بها من 10.22331 / q-2024-02-22-1264 من Crossref. هذا أمر طبيعي إذا تم تسجيل DOI مؤخرًا.

الطابع الزمني:

اكثر من مجلة الكم