1Fotoonika uurimisrühm, INTEC, Genti ülikool – imec, Sint-Pietersnieuwstraat 41, 9000 Ghent, Belgia
2Télécom Paris ja Institut Polytechnique de Paris, LTCI, 20 Place Marguerite Perey, 91120 Palaiseau, Prantsusmaa
3Xanadu, Toronto, ON, M5G 2C8, Kanada
4Kadanoffi teoreetilise füüsika keskus ja Enrico Fermi instituut, Chicago ülikooli füüsika osakond, Chicago, IL 60637
Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.
Abstraktne
PNR-detektoritega lineaarseid optilisi kvantahelaid kasutatakse nii Gaussi bosoni proovivõtuks (GBS) kui ka mitte-Gaussi olekute, näiteks Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP), cat ja NOON olekute ettevalmistamiseks. Need on paljudes kvantarvutite ja kvantmetroloogia skeemides üliolulised. PNR-detektoritega ahelate klassikaline optimeerimine on nende eksponentsiaalselt suure Hilberti ruumi tõttu keeruline ja dekoherentsi olemasolu korral ruutkeskmiselt keerulisem, kuna olekuvektorid asendatakse tihedusmaatriksitega. Selle probleemi lahendamiseks tutvustame algoritmide perekonda, mis arvutavad tuvastamise tõenäosusi, tingimuslikke olekuid (samuti nende gradiente ahela parameetrite suhtes) keerukusega, mis on võrreldav müravaba juhtumiga. Selle tulemusena saame simuleerida ja optimeerida ahelaid kaks korda suurema arvu režiimidega kui varem, kasutades samu ressursse. Täpsemalt, $M$-režiimis mürarikka vooluahela puhul tuvastatud režiimidega $D$ ja tuvastamata režiimidega $U$ on meie algoritmi keerukus $O(M^2 prod_{i mskip2mu in mskip2mu U} C_i^2 prod_{ i mskip2mu in mskip2mu D} C_i)$, mitte $O(M^2 prod_{mskip2mu i mskip2mu mskip2mu D mskip3mu cup mskip3mu U} C_i^2)$, kus $C_i$ on režiimi $i$ Focki piirväärtus . Konkreetse juhtumina pakub meie lähenemisviis tuvastustõenäosuste arvutamiseks täielikku ruutkiirust, kuna sel juhul tuvastatakse kõik režiimid. Lõpuks on need algoritmid rakendatud ja kasutamiseks valmis avatud lähtekoodiga fotoonilise optimeerimise raamatukogus MrMustard.
Mõnede käsikirjas olevate jooniste (GIF-ide) animeeritud versioonid on lisatud lisamaterjalidesse.
Populaarne kokkuvõte
Teadlased saavad nende ahelate simuleerimiseks ja optimeerimiseks tugineda klassikalistele arvutitele. Sellised arvulised simulatsioonid on aga põhimõtteliselt keerulised, eriti kui vooluringi suurus kasvab (kui kvantlülitusi saaks tõhusalt simuleerida, ei suudaks need klassikalisi arvuteid esiteks edestada). Täpsemalt, kui vooluringid suurenevad, suureneb plahvatuslikult nii simulatsioonide jaoks kuluv aeg kui ka arvuti mälu. Sellest pääsemiseks on vähe teha.
See väljakutse muutub veelgi suuremaks, kui eemaldume ideaalsetest vooluringidest ja võtame arvesse, et osa valgusest pääseb paratamatult vooluringist välja. Selliste realistlike efektide kaasamine lisab olemasolevale eksponentsiaalsele kasvule arvutusvajaduste ruutsuuruse. Selles käsikirjas tutvustame uut algoritmide perekonda, mis võivad selliseid reaalseid efekte arvesse võtta ilma täiendavat ruutkoormust lisamata. See võimaldab simuleerida ja optimeerida realistlikke vooluringe sama vaevaga kui ideaalseid.
► BibTeX-i andmed
► Viited
[1] Juan Miguel Arrazola ja Thomas R. Bromley. Gaussi bosoni proovivõtu kasutamine tihedate alamgraafikute leidmiseks. Physical Review Letters, 121 (3), juuli 2018. 10.1103/physrevlett.121.030503.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.121.030503
[2] Juan Miguel Arrazola, Thomas R. Bromley ja Patrick Rebentrost. Kvantligikaudne optimeerimine Gaussi bosoni proovivõtmisega. Physical Review A, 98 (1), juuli 2018. 10.1103/physreva.98.012322.
https:///doi.org/10.1103/physreva.98.012322
[3] Leonardo Banchi, Mark Fingerhuth, Tomas Babej, Christopher Ing ja Juan Miguel Arrazola. Molekulaarne dokkimine Gaussi bosoni proovivõtuga. Science Advances, 6 (23), juuni 2020a. 10.1126/sciadv.aax1950.
https:///doi.org/10.1126/sciadv.aax1950
[4] Leonardo Banchi, Nicolás Quesada ja Juan Miguel Arrazola. Gaussi bosoni näidisjaotuste treenimine. Physical Review A, 102 (1): 012417, 2020b. 10.1103/PhysRevA.102.012417.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.102.012417
[5] J. Eli Bourassa, Rafael N. Alexander, Michael Vasmer, Ashlesha Patil, Ilan Tzitrin, Takaya Matsuura, Daiqin Su, Ben Q. Baragiola, Saikat Guha, Guillaume Dauphnais jt. Plaan skaleeritava fotoonilise tõrketaluva kvantarvuti jaoks. Quantum, 5: 392, 2021. 10.22331/q-2021-02-04-392.
https://doi.org/10.22331/q-2021-02-04-392
[6] Kamil Brádler, Pierre-Luc Dallaire-Demers, Patrick Rebentrost, Daiqin Su ja Christian Weedbrook. Gaussi bosoni proovivõtt suvaliste graafikute täiuslikuks sobitamiseks. Physical Review A, 98 (3), september 2018. 10.1103/physreva.98.032310.
https:///doi.org/10.1103/physreva.98.032310
[7] Kamil Brádler, Shmuel Friedland, Josh Izaac, Nathan Killoran ja Daiqin Su. Graafiline isomorfism ja Gaussi bosoni proovivõtt. Special Matrices, 9 (1): 166–196, jaanuar 2021. 10.1515/spma-2020-0132.
https:///doi.org/10.1515/spma-2020-0132
[8] Thomas R. Bromley, Juan Miguel Arrazola, Soran Jahangiri, Josh Izaac, Nicolás Quesada, Alain D. Gran, Maria Schuld, Jeremy Swinarton, Zeid Zabaneh ja Nathan Killoran. Lähiaja fotooniliste kvantarvutite rakendused: tarkvara ja algoritmid. Quantum Science and Technology, 5 (3): 034010, 2020. 10.1088/2058-9565/ab8504.
https:///doi.org/10.1088/2058-9565/ab8504
[9] Jacob FF Bulmer, Bryn A. Bell, Rachel S. Chadwick, Alex E. Jones, Diana Moise, Alessandro Rigazzi, Jan Thorbecke, Utz-Uwe Haus, Thomas Van Vaerenbergh, Raj B. Patel jt. Gaussi bosoni proovivõtmise kvanteelise piir. Teaduse edusammud, 8 (4): eabl9236, 2022. 10.1126/sciadv.abl9236.
https:///doi.org/10.1126/sciadv.abl9236
[10] Kevin E. Cahill ja Roy J. Glauber. Tihedusoperaatorid ja kvaasitõenäosuse jaotused. Physical Review, 177 (5): 1882, 1969. 10.1103/PhysRev.177.1882.
https:///doi.org/10.1103/PhysRev.177.1882
[11] Kosuke Fukui, Shuntaro Takeda, Mamoru Endo, Warit Asavanant, Jun-ichi Yoshikawa, Peter van Loock ja Akira Furusawa. Tõhus tagasilaadimise otsing optilise kvantolekusünteesi jaoks. Phys. Rev. Lett., 128: 240503, juuni 2022. 10.1103/PhysRevLett.128.240503.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.240503
[12] Christopher C. Gerry ja Peter L. Knight. Sissejuhatav kvantoptika. Cambridge'i ülikooli ajakirjandus, 2005.
[13] Daniel Gottesman, Aleksei Kitaev ja John Preskill. Kubiti kodeerimine ostsillaatoris. Phys. Rev. A, 64: 012310, juuni 2001. 10.1103/PhysRevA.64.012310.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.64.012310
[14] Craig S. Hamilton, Regina Kruse, Linda Sansoni, Sonja Barkhofen, Christine Silberhorn ja Igor Jex. Gaussi bosoni proovide võtmine. Phys. Rev. Lett., 119: 170501, oktoober 2017. 10.1103/PhysRevLett.119.170501.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.170501
[15] Joonsuk Huh ja Man-Hong Yung. Vibronic bosoni proovide võtmine: üldine Gaussi bosoni proovide võtmine molekulaarsete vibroonspektrite jaoks piiratud temperatuuril. Scientific Reports, 7 (1), august 2017. 10.1038/s41598-017-07770-z.
https:///doi.org/10.1038/s41598-017-07770-z
[16] Soran Jahangiri, Juan Miguel Arrazola, Nicolás Quesada ja Nathan Killoran. Punktprotsessid Gaussi bosoni proovivõtmisega. Physical Review E, 101 (2), veebruar 2020. 10.1103/physreve.101.022134.
https:///doi.org/10.1103/physreve.101.022134
[17] Regina Kruse, Craig S. Hamilton, Linda Sansoni, Sonja Barkhofen, Christine Silberhorn ja Igor Jex. Gaussi bosoni proovide võtmise üksikasjalik uuring. Phys. Rev. A, 100: 032326, september 2019. 10.1103/PhysRevA.100.032326.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.032326
[18] Filippo M. Miatto ja Nicolás Quesada. Parameetriliste kvantoptiliste ahelate kiire optimeerimine. Quantum, 4: 366, 2020. 10.22331/q-2020-11-30-366.
https://doi.org/10.22331/q-2020-11-30-366
[19] Changhun Oh, Minzhao Liu, Juri Aleksejev, Bill Fefferman ja Liang Jiang. Tensorvõrgu algoritm Gaussi bosoni eksperimentaalse proovivõtu simuleerimiseks. arXiv eeltrükk arXiv:2306.03709, 2023. 10.48550/arXiv.2306.03709.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2306.03709
arXiv: 2306.03709
[20] Nicolás Quesada. Franck-Condon teeb tegurid, lugedes graafikute ja tsüklitega täiuslikud sobitused. The Journal of Chemical physics, 150 (16): 164113, 2019. 10.1063/1.5086387.
https:///doi.org/10.1063/1.5086387
[21] Nicolás Quesada, Luke G. Helt, Josh Izaac, Juan Miguel Arrazola, Reihaneh Shahrokhshahi, Casey R. Myers ja Krishna K. Sabapathy. Realistliku mitte-Gaussi oleku ettevalmistamise simuleerimine. Phys. Rev. A, 100: 022341, august 2019. 10.1103/PhysRevA.100.022341.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.022341
[22] Krishna K. Sabapathy, Haoyu Qi, Josh Izaac ja Christian Weedbrook. Masinõppega täiustatud fotooniliste universaalsete kvantväravate tootmine. Phys. Rev. A, 100: 012326, juuli 2019. 10.1103/PhysRevA.100.012326.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.012326
[23] Maria Schuld, Ville Bergholm, Christian Gogolin, Josh Izaac ja Nathan Killoran. Analüütiliste gradientide hindamine kvantriistvaras. Phys. Rev. A, 99 (3): 032331, 2019. 10.1103/PhysRevA.99.032331.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.99.032331
[24] Maria Schuld, Kamil Brádler, Robert Israel, Daiqin Su ja Brajesh Gupt. Graafikute sarnasuse mõõtmine Gaussi bosoni proovivõtturiga. Physical Review A, 101 (3), märts 2020. 10.1103/physreva.101.032314.
https:///doi.org/10.1103/physreva.101.032314
[25] Daiqin Su, Casey R. Myers ja Krishna K. Sabapathy. Gaussi olekute teisendamine mitte-Gaussi olekuteks footonite arvu lahutavate detektorite abil. Phys. Rev. A, 100: 052301, november 2019a. 10.1103/PhysRevA.100.052301.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.052301
[26] Daiqin Su, Casey R. Myers ja Krishna K. Sabapathy. Fotooniliste mitte-Gaussi olekute genereerimine mitmemoodiliste Gaussi olekute mõõtmise teel. arXiv eeltrükk arXiv:1902.02331, 2019b. 10.48550/arXiv.1902.02331.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1902.02331
arXiv: 1902.02331
[27] Kan Takase, Jun-ichi Yoshikawa, Warit Asavanant, Mamoru Endo ja Akira Furusawa. Optiliste Schrödingeri kassi olekute genereerimine üldistatud footonite lahutamise teel. Phys. Rev. A, 103: 013710, jaanuar 2021. 10.1103/PhysRevA.103.013710.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.103.013710
[28] Kan Takase, Kosuke Fukui, Akito Kawasaki, Warit Asavanant, Mamoru Endo, Jun-ichi Yoshikawa, Peter van Loock ja Akira Furusawa. Gaussi aretus kubiidi kodeerimiseks levivas valguses. arXiv eeltrükk arXiv:2212.05436, 2022. 10.48550/arXiv.2212.05436.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2212.05436
arXiv: 2212.05436
[29] Xanadu Quantum Technologies. Härra Sinard. https:///github.com/XanaduAI/MrMustard, 2022.
https:///github.com/XanaduAI/MrMustard
[30] Ilan Tzitrin, J. Eli Bourassa, Nicolas C. Menicucci ja Krishna K. Sabapathy. Edasiminek praktilise kubiti arvutamise suunas, kasutades ligikaudseid Gottesmani-Kitajevi-Preskilli koode. Phys. Rev. A, 101: 032315, märts 2020. 10.1103/PhysRevA.101.032315.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.101.032315
[31] Yuan Yao, Filippo M. Miatto ja Nicolás Quesada. Gaussi kvantmehaanika rekursiivne esitus. arXiv eeltrükk arXiv:2209.06069, 2022. 10.48550/arXiv.2209.06069.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2209.06069
arXiv: 2209.06069
Viidatud
[1] Pranav Chandarana, Koushik Paul, Mikel Garcia-de-Andoin, Yue Ban, Mikel Sanz ja Xi Chen, "Photonic counterdiabatic quantum optimization algorithm" arXiv: 2307.14853, (2023).
Ülaltoodud tsitaadid on pärit SAO/NASA KUULUTUSED (viimati edukalt värskendatud 2023-08-30 03:00:49). Loend võib olla puudulik, kuna mitte kõik väljaandjad ei esita sobivaid ja täielikke viiteandmeid.
On Crossrefi viidatud teenus teoste viitamise andmeid ei leitud (viimane katse 2023-08-30 03:00:47).
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. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
- PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
- ChartPrime. Tõsta oma kauplemismängu ChartPrime'iga kõrgemale. Juurdepääs siia.
- BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-08-29-1097/
- :on
- :mitte
- : kus
- 1
- 10
- 100
- 11
- 12
- 121
- 13
- 14
- 15%
- 150
- 16
- 17
- 19
- 20
- 2001
- 2005
- 2017
- 2018
- 2019
- 2020
- 2021
- 2022
- 2023
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26%
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 49
- 7
- 8
- 9
- 98
- a
- Võimalik
- üle
- ABSTRACT
- juurdepääs
- konto
- lisades
- Lisab
- areng
- ettemaksed
- ADEelis
- kuuluvusest
- AL
- Alex
- Alexander
- algoritm
- algoritme
- Materjal: BPA ja flataatide vaba plastik
- võimaldab
- an
- Analüütiline
- ja
- rakendused
- lähenemine
- ligikaudne
- OLEME
- AS
- At
- august
- AUGUST
- autor
- autorid
- ära
- keeld
- BE
- muutub
- olnud
- enne
- on
- Kell
- ben
- arve
- Plokid
- Higgs
- mõlemad
- piir
- Murdma
- Ehitus
- by
- arvutama
- arvutamisel
- Cambridge
- CAN
- juhul
- Casey
- CAT
- keskus
- väljakutse
- raske
- keemiline
- Chen
- chicago
- Christine
- Christopher
- koodid
- kommentaar
- Lihtkodanikud
- võrreldav
- täitma
- keeruline
- keerukus
- arvutamine
- arvuti
- arvutid
- arvutustehnika
- Konverteerimine
- autoriõigus
- võiks
- loendamine
- Craig
- otsustav
- Tass
- Daniel
- andmed
- nõudmisi
- osakond
- kavandatud
- üksikasjalik
- tuvastatud
- Detection
- arutama
- Väljamaksed
- do
- kaks
- e
- E&T
- mõju
- tõhus
- tõhusalt
- jõupingutusi
- tõhustatud
- pääse
- eriti
- hindamine
- Isegi
- olemasolevate
- eksperimentaalne
- eksponentsiaalne
- hüppelise kasvu
- eksponentsiaalselt
- lisatasu
- tegurid
- pere
- KIIRE
- Veebruar
- veebruar 2020
- väli
- arvandmed
- Lõpuks
- leidma
- esimene
- eest
- avastatud
- Alates
- täis
- põhimõtteliselt
- Gates
- tekitama
- põlvkond
- kalded
- graafik
- graafikud
- suurem
- Grupp
- Kasvama
- Kasvab
- Kasv
- Hamilton
- riistvara
- Harvardi
- Olema
- omanikud
- aga
- HTTPS
- i
- ideaalne
- if
- pilt
- rakendatud
- in
- lisatud
- kaasates
- Suurendama
- paratamatult
- ING
- Instituut
- institutsioonid
- huvitav
- rahvusvaheliselt
- sisse
- kehtestama
- sissejuhatav
- Iisrael
- John
- Jaanuar
- jaanuar 2021
- JavaScript
- John
- jones
- ajakiri
- John
- Juuli
- juuni
- ratsu
- suur
- suurem
- viimane
- õppimine
- Lahkuma
- Raamatukogu
- litsents
- valgus
- nagu
- Linda
- nimekiri
- vähe
- koormus
- masin
- masinõpe
- tegema
- palju
- Märts
- märts 2020
- Mary
- märk
- materjalid
- max laiuse
- mai..
- mõõtmine
- mehaanika
- Mälu
- Metroloogia
- Michael
- viis
- režiimid
- molekulaarne
- kuu
- rohkem
- liikuma
- vaja
- võrk
- Uus
- Nicolas
- ei
- November
- number
- oktoober
- of
- Pakkumised
- oh
- on
- ONE
- ones
- avatud
- avatud lähtekoodiga
- ettevõtjad
- optika
- optimeerimine
- optimeerima
- optimeerimine
- or
- originaal
- meie
- Edestama
- lehekülge
- Paber
- Paris
- osa
- eriline
- Patrick
- Paul
- täiuslik
- Peter
- füüsiline
- Füüsiliselt
- Füüsika
- Keskses
- Koht
- Platon
- Platoni andmete intelligentsus
- PlatoData
- mängima
- Punkt
- potentsiaal
- Praktiline
- täpselt
- ettevalmistamine
- Valmistab ette
- olemasolu
- vajutage
- Probleem
- Protsessid
- Produktsioon
- Edu
- anda
- avaldatud
- kirjastaja
- kirjastajad
- Qi
- kvadraatiline
- Kvant
- kvanteelis
- Kvantarvuti
- kvantarvutid
- kvantarvutus
- Kvantmehaanika
- Kvantoptika
- qubit
- R
- Rafael
- pigem
- valmis
- päris maailm
- realistlik
- realiseeritud
- Korduv
- viited
- lootma
- jäänused
- asendatakse
- Aruanded
- esindamine
- nõutav
- teadustöö
- lahendamine
- Vahendid
- suhtes
- läbi
- ROBERT
- Roll
- Roy
- s
- sama
- skaalautuvia
- skeemid
- teadus
- Teadus ja tehnoloogia
- teaduslik
- Otsing
- September
- teenima
- presentatsioon
- sarnane
- SUURUS
- tarkvara
- mõned
- Ruum
- eriline
- riik
- Ühendriigid
- Uuring
- alamgraafid
- Edukalt
- selline
- sobiv
- ületama
- lahendada
- Võtma
- Tehnoloogiad
- Tehnoloogia
- kui
- et
- .
- oma
- teoreetiline
- Seal.
- Need
- nad
- see
- aeg
- Kapslid
- et
- ülemine
- Toronto
- suunas
- koolitus
- Kaks korda
- all
- Universaalne
- Ülikool
- University of Chicago
- ajakohastatud
- URL
- us
- kasutama
- Kasutatud
- kasutamine
- versioonid
- maht
- tahan
- oli
- we
- Hästi
- millal
- mis
- koos
- ilma
- töötab
- xi
- aasta
- jüaan
- sephyrnet