Fusion-põhise graafiku oleku genereerimise graafikuteoreetiline optimeerimine

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Seok-Hyung Lee^1,2 ja Hyunseok Jeong¹

¹Souli riikliku ülikooli füüsika ja astronoomia osakond, Soul 08826, Korea Vabariik
²Inseneride kvantsüsteemide keskus, Sydney ülikooli füüsikakool, Sydney, NSW 2006, Austraalia

Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.

Abstraktne

Graafiku olekud on mitmekülgsed ressursid erinevate kvantteabe töötlemise ülesannete jaoks, sealhulgas mõõtmispõhised kvantarvutused ja kvantreiiterid. Kuigi II tüüpi liitvärav võimaldab väikeste graafiku olekute kombineerimise teel graafi olekute optilist genereerimist, takistab selle mittedeterministlik olemus suurte graafiku olekute tõhusat genereerimist. Selles töös tutvustame graafiteoreetilist strateegiat mis tahes graafiku oleku fusioonipõhise genereerimise tõhusaks optimeerimiseks koos Pythoni paketiga OptGraphState. Meie strateegia koosneb kolmest etapist: sihtgraafiku oleku lihtsustamine, fusioonivõrgu ehitamine ja liitmiste järjekorra määramine. Seda pakutud meetodit kasutades hindame juhuslike graafikute ja erinevate tuntud graafikute ressursside üldkulusid. Lisaks uurime graafiku oleku genereerimise õnnestumise tõenäosust piiratud arvu saadaolevate ressursiolekute korral. Loodame, et meie strateegia ja tarkvara aitavad teadlastel fotooniliste graafikute olekuid kasutavate eksperimentaalselt elujõuliste skeemide väljatöötamisel ja hindamisel.

Fusioonipõhise graafiku oleku genereerimise graafikuteoreetiline optimeerimine PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikaalne otsing. Ai.

Esiletõstetud pilt: näide lahti harutatud graafikust ja sellele vastavast liitvõrgust, mis on tuletatud graafiku algsest olekust, kasutades meie pakutud strateegiat. Lahutatud graafik, originaali lihtsustatud variant, annab pärast spetsiifiliste kohalike Cliffordi väravate ja II tüüpi liite rakendamist sama graafiku oleku. Termotuumasünteesi võrk esindab põhiressursside olekute süstemaatilist paigutust, mis juhendab vajalikke fusioone algse graafiku oleku rekonstrueerimiseks.

Populaarne kokkuvõte

Graafiku olekud, mis on kvantseisundid, kus kubiidid on takerdunud graafiku struktuuriga ette nähtud viisil, on kvantarvutuse ja kommunikatsiooni mitmekülgsed ressursiseisundid. Eelkõige saab fotooniliste süsteemide graafiku olekuid kasutada mõõtmispõhiseks kvantarvutuseks ja termotuumasünteesil põhinevaks kvantarvutuseks, mis on paljutõotavad kandidaadid lähiaja tõrketaluva kvantarvutuse jaoks. Selles töös pakume välja meetodi suvaliste fotooniliste graafikute olekute loomiseks esialgsetest kolme footoni põhiressursi olekutest. See saavutatakse mitme "fusiooni" operatsiooniga, kus väiksemad graafiku olekud liidetakse tõenäosuslikult suuremateks konkreetsete footonmõõtmiste abil. Meie strateegia tuum on graafikuteoreetiline raamistik, mille eesmärk on minimeerida selle protsessi ressursivajadust, suurendades tõhusust ja teostatavust.

► BibTeX-i andmed

@artikkel{Lee2023graafiteoreetiline, doi = {10.22331/q-2023-12-20-1212}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-12-20-1212}, pealkiri = {Graafik- fusioonipõhise graafiku oleku genereerimise teoreetiline optimeerimine}, autor = {Lee, Seok-Hyung ja Jeong, Hyunseok}, ajakiri = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, väljaandja = {{Verein zur F{“ {o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, maht = {7}, lehekülge = {1212}, kuu = detsember, aasta = {2023} }

► Viited

[1] M. Hein, W. Dür, J. Eisert, R. Raussendorf, M. Van den Nest ja H.-J. Briegel. "Põimumine graafiku olekutes ja selle rakendused". Kvantarvutites, algoritmides ja kaoses. Lk 115–218. IOS Press (2006).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0602096
arXiv:quant-ph/0602096

[2] Robert Raussendorf ja Hans J. Briegel. "Ühesuunaline kvantarvuti". Phys. Rev. Lett. 86, 5188–5191 (2001).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.5188

[3] Robert Raussendorf, Daniel E. Browne ja Hans J. Briegel. "Mõõtmispõhine kvantarvutus klastri olekutel". Phys. Rev. A 68, 022312 (2003).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.68.022312

[4] R. Raussendorf, J. Harrington ja K. Goyal. "Tõrkekindel ühesuunaline kvantarvuti". Ann. Phys. 321, 2242–2270 (2006).
https:///doi.org/10.1016/j.aop.2006.01.012

[5] R. Raussendorf, J. Harrington ja K. Goyal. "Topoloogiline veataluvus klastri oleku kvantarvutuses". Uus J. Phys. 9, 199 (2007).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/9/6/199

[6] Sara Bartolucci, Patrick Birchall, Hector Bombin, Hugo Cable, Chris Dawson, Mercedes Gimeno-Segovia, Eric Johnston, Konrad Kieling, Naomi Nickerson, Mihir Pant jt. "Tuumasünteesipõhine kvantarvutus". Nat. Commun. 14, 912 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41467-023-36493-1

[7] D. Schlingemann ja R. F. Werner. "Graafidega seotud kvantveaparanduskoodid". Phys. Rev. A 65, 012308 (2001).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.65.012308

[8] A. Pirker, J. Wallnöfer, H. J. Briegel ja W. Dür. "Optimaalsete ressursside loomine ühendatud kvantprotokollide jaoks". Phys. Rev. A 95, 062332 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.95.062332

[9] Damian Markham ja Barry C. Sanders. "Graafiku olekud kvantsaladuste jagamiseks". Phys. Rev. A 78, 042309 (2008).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.78.042309

[10] B. A. Bell, Damian Markham, D. A. Herrera-Martí, Anne Marin, W. J. Wadsworth, J. G. Rarity ja M. S. Tame. "Graafi oleku kvantsaladuse jagamise eksperimentaalne demonstratsioon". Nat. Commun. 5, 5480 (2014).
https:///doi.org/10.1038/ncomms6480

[11] M. Zwerger, W. Dür ja HJ Briegel. "Mõõtmispõhised kvantreiiterid". Phys. Rev. A 85, 062326 (2012).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.85.062326

[12] M. Zwerger, HJ Briegel ja W. Dür. "Universaalsed ja optimaalsed vealäved mõõtmispõhiseks takerdumise puhastamiseks". Phys. Rev. Lett. 110, 260503 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.260503

[13] Koji Azuma, Kiyoshi Tamaki ja Hoi-Kwong Lo. "Täisfotoonilised kvantreiiterid". Nat. Commun. 6, 6787 (2015).
https:///doi.org/10.1038/ncomms7787

[14] J. Wallnöfer, M. Zwerger, C. Muschik, N. Sangouard ja W. Dür. "Kahemõõtmelised kvantreiiterid". Phys. Rev. A 94, 052307 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.94.052307

[15] Nathan Shettell ja Damian Markham. "Graafik olekud kvantmetroloogia ressursina". Phys. Rev. Lett. 124, 110502 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.110502

[16] Michael A. Nielsen. "Optiline kvantarvutus klastri olekute abil". Phys. Rev. Lett. 93, 040503 (2004).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.040503

[17] Daniel E. Browne ja Terry Rudolph. "Ressursitõhus lineaarne optiline kvantarvutus". Phys. Rev. Lett. 95, 010501 (2005).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.010501

[18] Jeremy C. Adcock, Sam Morley-Short, Joshua W. Silverstone ja Mark G. Thompson. "Optilise graafiku olekute järelvalitavuse kõvad piirangud". Quantum Sci. Technol. 4, 015010 (2018).
https:///doi.org/10.1088/2058-9565/aae950

[19] Holger F. Hofmann ja Shigeki Takeuchi. "Kvantfaasivärav fotooniliste kubittide jaoks, kasutades ainult kiirte jagajaid ja järelvalikut". Phys. Rev. A 66, 024308 (2002).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.66.024308

[20] T. C. Ralph, N. K. Langford, T. B. Bell ja A. G. White. "Lineaarne optiline juhitav-MITTE värav juhuslikkuse alusel". Phys. Rev. A 65, 062324 (2002).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.65.062324

[21] Ying Li, Peter C. Humphreys, Gabriel J. Mendoza ja Simon C. Benjamin. "Tõrketaluva lineaarse optilise kvantarvutuse ressursikulud". Phys. Rev. X 5, 041007 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.5.041007

[22] Samuel L. Braunstein ja A. Mann. "Kella operaatori mõõtmine ja kvantteleportatsioon". Phys. Rev. A 51, R1727–R1730 (1995).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.51.R1727

[23] W. P. Grice. "Meelevaldselt täielik kella oleku mõõtmine, kasutades ainult lineaarseid optilisi elemente". Phys. Rev. A 84, 042331 (2011).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.84.042331

[24] Fabian Ewert ja Peter van Loock. “3/4$-tõhus kellukese mõõtmine passiivse lineaarse optika ja segamata lisaseadmetega”. Phys. Rev. Lett. 113, 140403 (2014).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.140403

[25] Seung-Woo Lee, Kimin Park, Timothy C. Ralph ja Hyunseok Jeong. "Peaaegu deterministlik Belli mõõtmine mitme fotoni põimumisega tõhusaks kvantteabe töötlemiseks". Phys. Rev. A 92, 052324 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.92.052324

[26] Seung-Woo Lee, Timothy C. Ralph ja Hyunseok Jeong. "Täisoptiliste skaleeritavate kvantvõrkude põhiline ehitusplokk". Phys. Rev. A 100, 052303 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.052303

[27] Keisuke Fujii ja Yuuki Tokunaga. "Tõrkekindel topoloogiline ühesuunaline kvantarvutus tõenäosuslike kahe qubit väravatega". Phys. Rev. Lett. 105, 250503 (2010).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.250503

[28] Ying Li, Sean D. Barrett, Thomas M. Stace ja Simon C. Benjamin. "Tõrkekindel kvantarvutus mittedeterministlike väravatega". Phys. Rev. Lett. 105, 250502 (2010).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.250502

[29] H. Jeong, M. S. Kim ja Jinhyoung Lee. "Kvantteabe töötlemine koherentse superpositsiooni oleku jaoks segase sidusa kanali kaudu". Phys. Rev. A 64, 052308 (2001).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.64.052308

[30] H. Jeong ja M. S. Kim. "Tõhus kvantarvutus koherentsete olekute abil". Phys. Rev. A 65, 042305 (2002).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.65.042305

[31] Srikrishna Omkar, Yong Siah Teo ja Hyunseok Jeong. "Ressursitõhus topoloogiline tõrkekindel kvantarvutus koos valguse hübriidse põimumisega". Phys. Rev. Lett. 125, 060501 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.060501

[32] Srikrishna Omkar, Y. S. Teo, Seung-Woo Lee ja Hyunseok Jeong. "Väga fotonikadu taluv kvantarvutus, kasutades hübriidkubitte". Phys. Rev. A 103, 032602 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.103.032602

[33] Shuntaro Takeda, Takahiro Mizuta, Maria Fuwa, Peter Van Loock ja Akira Furusawa. "Fotooniliste kvantbittide deterministlik kvantteleportatsioon hübriidtehnika abil". Nature 500, 315–318 (2013).
https:///doi.org/10.1038/nature12366

[34] Hussain A. Zaidi ja Peter van Loock. "Abiseadmeteta lineaarse optika kellamõõtmiste poole piiri ületamine". Phys. Rev. Lett. 110, 260501 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.260501

[35] Seok-Hyung Lee, Srikrishna Omkar, Yong Siah Teo ja Hyunseok Jeong. "Pariteedi kodeerimisel põhinev kvantarvutus koos bayesi vigade jälgimisega". npj Quantum Inf. 9, 39 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41534-023-00705-9

[36] Gerald Gilbert, Michael Hamrick ja Yaakov S. Weinstein. "Fotooniliste kvantarvutusklastrite tõhus ehitamine". Phys. Rev. A 73, 064303 (2006).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.73.064303

[37] Konrad Kieling, David Gross ja Jens Eisert. "Minimaalsed ressursid lineaarseks optiliseks ühesuunaliseks andmetöötluseks". J. Opt. Soc. Olen. B 24, 184–188 (2007).
https:///doi.org/10.1364/JOSAB.24.000184

[38] Maarten Van den Nest, Jeroen Dehaene ja Bart De Moor. "Graafiline kirjeldus kohalike Cliffordi teisenduste toimimisest graafiku olekutel". Phys. Rev. A 69, 022316 (2004).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.69.022316

[39] Srikrishna Omkar, Seok-Hyung Lee, Yong Siah Teo, Seung-Woo Lee ja Hyunseok Jeong. "Täisfotooniline arhitektuur skaleeritavaks kvantarvutuseks Greenberger-Horne-Zeilingeri olekutega". PRX Quantum 3, 030309 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.030309

[40] Michael Varnava, Daniel E. Browne ja Terry Rudolph. "Kadutaluvus ühesuunalises kvantarvutuses kontrafaktuaalse veaparanduse kaudu". Phys. Rev. Lett. 97, 120501 (2006).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.120501

[41] N. Lütkenhaus, J. Calsamiglia ja K.-A. Suominen. "Kellamõõtmised teleportatsiooniks". Phys. Rev. A 59, 3295–3300 (1999).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.59.3295

[42] Michael Varnava, Daniel E. Browne ja Terry Rudolph. "Kui head peavad üksiku footoni allikad ja detektorid olema tõhusaks lineaarseks optiliseks kvantarvutuseks?". Phys. Rev. Lett. 100, 060502 (2008).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.060502

[43] C. Schön, E. Solano, F. Verstraete, JI Cirac ja MM Wolf. "Põimunud mitmebitiste olekute järjestikune genereerimine". Phys. Rev. Lett. 95, 110503 (2005).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.110503

[44] Netanel H. Lindner ja Terry Rudolph. "Ettepanek fotooniliste klastrite olekustringide tellitavate impulssallikate kohta". Phys. Rev. Lett. 103, 113602 (2009).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.113602

[45] I. Schwartz, D. Cogan, E. R. Schmidgall, Y. Don, L. Gantz, O. Kenneth, N. H. Lindner ja D. Gershoni. "Põimunud footonite klastri oleku deterministlik genereerimine". Science 354, 434–437 (2016).
https:///doi.org/10.1126/science.aah4758

[46] Shuntaro Takeda, Kan Takase ja Akira Furusawa. "On-demand fotoonilise takerdumise süntesaator". Science Advances 5, eaaw4530 (2019).
https:///doi.org/10.1126/sciadv.aaw4530

[47] Philip Thomas, Leonardo Ruscio, Olivier Morin ja Gerhard Rempe. "Põimunud mitme fotoni graafiku olekute tõhus genereerimine ühest aatomist". Nature 608, 677–681 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41586-022-04987-5

[48] John W. Moon ja Leo Moser. "Klikidest graafikutes". Isr. J. Math. 3, 23–28 (1965).
https:///doi.org/10.1007/BF02760024

[49] Eugene L. Lawler, Jan Karel Lenstra ja A. H. G. Rinnooy Kan. “Kõigi maksimaalse sõltumatute hulkade genereerimine: NP-kõvadus ja polünoom-aja algoritmid”. SIAM J. Comput. 9, 558–565 (1980).
https:///doi.org/10.1137/0209042

[50] Shuji Tsukiyama, Mikio Ide, Hiromu Ariyoshi ja Isao Shirakawa. "Uus algoritm kõigi maksimaalsete sõltumatute komplektide genereerimiseks". SIAM J. Comput. 6, 505–517 (1977).
https:///doi.org/10.1137/0206036

[51] Gabor Csardi ja Tamas Nepusz. "Igraphi tarkvarapakett keerukate võrguuuringute jaoks". InterJournal Complex Systems, 1695 (2006). url: https:///igraph.org.
https:///igraph.org

[52] David Eppstein, Maarten Löffler ja Darren Strash. "Kõigi maksimaalsete klikkide loetlemine hõredates graafikutes peaaegu optimaalse aja jooksul". Rahvusvahelisel Algoritmide ja Arvutamise Sümpoosionil. Lk 403–414. Springer (2010).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1006.5440

[53] Aric A. Hagberg, Daniel A. Schult ja Pieter J. Swart. "Võrgu struktuuri, dünaamika ja funktsioonide uurimine NetworkX-i abil". Gäel Varoquaux, Travis Vaught ja Jarrod Millman, toimetajad, Proceedings of the 7th Python in Science Conference (SciPy2008). Lk 11–15. Pasadena, CA, USA (2008). url: https:///www.osti.gov/biblio/960616.
https:///www.osti.gov/biblio/960616

[54] Zvi Galil. "Tõhusad algoritmid graafikute maksimaalse sobitamise leidmiseks". ACM arvuti. Surv. 18, 23–38 (1986).
https:///doi.org/10.1145/6462.6502

[55] Paul Erdős ja Alfréd Rényi. "Juhuslikel graafikutel I". Publicationes mathematicae 6, 290–297 (1959).
https:///doi.org/10.5486/PMD.1959.6.3-4.12

[56] T. C. Ralph, A. J. F. Hayes ja Aleksei Gilchrist. "Kaotust taluvad optilised kubitid". Phys. Rev. Lett. 95, 100501 (2005).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.100501

[57] Sean D. Barrett ja Thomas M. Stace. "Tõrkekindel kvantarvutus väga kõrge kaovigade lävega". Phys. Rev. Lett. 105, 200502 (2010).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.200502

[58] James M. Auger, Hussain Anwar, Mercedes Gimeno-Segovia, Thomas M. Stace ja Dan E. Browne. "Tõrkekindel kvantarvutus mittedeterministlike segamisväravatega". Phys. Rev. A 97, 030301 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.030301

[59] G. B. Arfken, H. J. Weber ja F. E. Harris. "Füüsikute matemaatilised meetodid: põhjalik juhend". Elsevieri teadus. (2011). url: https:///books.google.co.kr/books?id=JOpHkJF-qcwC.
https:///books.google.co.kr/books?id=JOpHkJF-qcwC

[60] Maarten Van den Nest, Jeroen Dehaene ja Bart De Moor. "Tõhus algoritm graafiku olekute kohaliku cliffordi ekvivalentsuse tuvastamiseks". Phys. Rev. A 70, 034302 (2004).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.70.034302

[61] Axel Dahlberg ja Stephanie Wehner. "Graafiku olekute teisendamine ühe qubit operatsioonide abil". Philos. T. Roy. Soc. A 376, 20170325 (2018).
https:///doi.org/10.1098/rsta.2017.0325

[62] M. Hein, J. Eisert ja HJ Briegel. "Mitme osapoolega takerdumine graafiku olekutes". Phys. Rev. A 69, 062311 (2004).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.69.062311

Viidatud

[1] Brendan Pankovich, Alex Neville, Angus Kan, Srikrishna Omkar, Kwok Ho Wan ja Kamil Brádler, "Paindlik põimunud oleku genereerimine lineaaroptikas" arXiv: 2310.06832, (2023).

Ülaltoodud tsitaadid on pärit SAO/NASA KUULUTUSED (viimati edukalt värskendatud 2023-12-20 14:43:35). Loend võib olla puudulik, kuna mitte kõik väljaandjad ei esita sobivaid ja täielikke viiteandmeid.

Ei saanud tuua Ristviide viidatud andmete alusel viimase katse ajal 2023-12-20 14:43:34: 10.22331/q-2023-12-20-1212 viidatud andmeid ei saanud Crossrefist tuua. See on normaalne, kui DOI registreeriti hiljuti.

See raamat on avaldatud Quantum all Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) litsents. Autoriõigus jääb algsetele autoriõiguste valdajatele, näiteks autoritele või nende institutsioonidele.

SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
Allikas: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-12-20-1212/

Ajatempel: Detsember 20, 2023

Ajatempel: September 11, 2023

Taasavaldanud Platon

Praktiline arvutuslik eelis kvantlülitist üldise lubadusprobleemide perekonna puhul

Ekstreemse kvantsuse ortonormaalsed alused

Adaptiivse sündroomi mõõtmised Shori-stiilis vigade parandamiseks

Kahepoolse Gaussi bosoni proovivõtmise keerukus

$2T$-qutrit, kaherežiimiline bosoniline qutrit

Pidev muutuv takerdumine keskjõudude kaudu: rakendamine gravitatsioonile kvantmasside vahel

Soojusoleku ettevalmistamine ümardamislubaduste kaudu

Lihtsad põhivõrrandid klassikalisele mitte-Markovi mürale alluvate juhitavate süsteemide kirjeldamiseks

Laserajamiga vabade elektronide sünteetiline Hilberti ruum

Ajamarssipõhised kvantlahendajad ajast sõltuvate lineaarsete diferentsiaalvõrrandite jaoks

Rikastatud string-net mudelid ja nende ergastused

Kvantandmete sepistamine: klassikaline IQP-põhise kvanttesti alistamine

Meist

Vertikaalne otsing ja Ai

Platvorm

Püsi ühenduses

konto