1گروه تحقیقاتی فوتونیک، INTEC، دانشگاه گنت - imec، Sint-Pietersnieuwstraat 41، 9000 گنت، بلژیک
2Telecom Paris و Institut Polytechnique de Paris, LTCI, 20 Place Marguerite Perey, 91120 Palaiseau, France
3Xanadu، تورنتو، ON، M5G 2C8، کانادا
4مرکز Kadanoff برای فیزیک نظری و موسسه انریکو فرمی، گروه فیزیک، دانشگاه شیکاگو، شیکاگو، IL 60637
این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.
چکیده
مدارهای کوانتومی نوری خطی با آشکارسازهای تشخیص عدد فوتون (PNR) هم برای نمونهبرداری بوزون گاوسی (GBS) و هم برای آمادهسازی حالتهای غیر گاوسی مانند Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP)، گربه و حالت NOON استفاده میشوند. آنها در بسیاری از طرح های محاسبات کوانتومی و مترولوژی کوانتومی بسیار مهم هستند. بهینه سازی کلاسیک مدارها با آشکارسازهای PNR به دلیل فضای هیلبرت به طور نمایی بزرگ آنها چالش برانگیز است، و به طور درجه دوم در حضور ناهمدوسی چالش برانگیزتر است زیرا بردارهای حالت با ماتریس های چگالی جایگزین می شوند. برای مقابله با این مشکل، خانوادهای از الگوریتمها را معرفی میکنیم که احتمالهای تشخیص، حالتهای شرطی (و همچنین گرادیانهای آنها با توجه به پارامترهای مدار) را با پیچیدگی قابل مقایسه با حالت بدون نویز محاسبه میکنند. در نتیجه میتوانیم مدارها را با دو برابر تعداد حالتهایی که قبلاً میتوانستیم، با استفاده از همان منابع شبیهسازی و بهینهسازی کنیم. به طور دقیقتر، برای مدار نویزدار حالت $M$ با حالتهای شناسایی شده $D$ و حالتهای شناسایی نشده $U$، پیچیدگی الگوریتم ما $O(M^2 prod_{i mskip2mu در mskip2mu U} C_i^2 prod_{ است. من mskip2mu در mskip2mu D} C_i)$، به جای $O(M^2 prod_{mskip2mu i mskip2mu در mskip2mu D mskip3mu فنجان mskip3mu U} C_i^2)$، که $C_i$ برش Fock حالت $i$ است . به عنوان یک مورد خاص، رویکرد ما یک افزایش سرعت درجه دوم کامل برای محاسبه احتمالات تشخیص ارائه میکند، زیرا در آن حالت همه حالتها شناسایی میشوند. در نهایت، این الگوریتمها در کتابخانه بهینهسازی فوتونی منبع باز MrMustard پیادهسازی شده و آماده استفاده هستند.
نسخه های متحرک برخی از چهره های موجود در نسخه خطی (GIF) در مواد تکمیلی گنجانده شده است.
خلاصه محبوب
دانشمندان می توانند برای شبیه سازی و بهینه سازی این مدارها به رایانه های کلاسیک تکیه کنند. با این حال، چنین شبیهسازیهای عددی اساساً چالش برانگیز هستند، بهویژه با افزایش اندازه مدار (اگر مدارهای کوانتومی بتوانند به طور موثر شبیهسازی شوند، در وهله اول نمیتوانند از رایانههای کلاسیک بهتر عمل کنند). به طور دقیق تر، با بزرگتر شدن مدارها، هم زمان مورد نیاز برای شبیه سازی و هم حافظه کامپیوتر مورد نیاز به طور تصاعدی افزایش می یابد. برای فرار از این کار، هیچ کس نمی تواند انجام دهد.
این چالش زمانی بیشتر می شود که از مدارهای ایده آل فاصله بگیریم و در نظر بگیریم که بخشی از نور به ناچار از مدار خارج می شود. ترکیب چنین اثرات واقع بینانه، افزایش درجه دوم در تقاضاهای محاسباتی را در بالای رشد نمایی موجود اضافه می کند. در این دستنوشته، خانواده جدیدی از الگوریتمها را معرفی میکنیم که میتوانند چنین اثرات دنیای واقعی را بدون اضافه کردن بار درجه دوم در نظر بگیرند. این به ما این امکان را می دهد که مدارهای واقعی را با تلاش مشابه مدارهای ایده آل شبیه سازی و بهینه سازی کنیم.
► داده های BibTeX
◄ مراجع
[1] خوان میگل آرازولا و توماس آر بروملی. استفاده از نمونهگیری بوزون گاوسی برای یافتن زیرگرافهای متراکم. Physical Review Letters, 121 (3), ژوئیه 2018. 10.1103/physrevlett.121.030503.
https://doi.org/10.1103/physrevlett.121.030503
[2] خوان میگل آرازولا، توماس آر. بروملی و پاتریک ربنتروست. بهینهسازی تقریبی کوانتومی با نمونهبرداری بوزون گاوسی بررسی فیزیکی A, 98 (1), ژوئیه 2018. 10.1103/physreva.98.012322.
https://doi.org/10.1103/physreva.98.012322
[3] لئوناردو بانچی، مارک فینگرهوت، توماس بابج، کریستوفر اینگ و خوان میگل آرازولا. اتصال مولکولی با نمونهبرداری بوزون گاوسی. پیشرفت های علم، 6 (23)، ژوئن 2020 a. 10.1126/sciadv.aax1950.
https://doi.org/10.1126/sciadv.aax1950
[4] لئوناردو بانچی، نیکلاس کوسادا و خوان میگل آرازولا. آموزش توزیع های نمونه بوزون گاوسی. بررسی فیزیکی 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 Dauphinais, et al. طرح اولیه برای یک کامپیوتر کوانتومی مقاوم در برابر خطا فوتونیک مقیاس پذیر. Quantum, 5: 392, 2021. 10.22331/q-2021-02-04-392.
https://doi.org/10.22331/q-2021-02-04-392
[6] کمیل بردلر، پیر-لوک دالر-دمرز، پاتریک ربنتروست، دایکین سو و کریستین ویدبروک. نمونهگیری بوزون گاوسی برای تطابق کامل نمودارهای دلخواه. بررسی فیزیکی A, 98 (3), سپتامبر 2018. 10.1103/physreva.98.032310.
https://doi.org/10.1103/physreva.98.032310
[7] کامیل بردلر، اشموئل فریدلند، جاش ایزاک، ناتان کیلوران و دایکین سو. ایزومورفیسم نمودار و نمونه برداری بوزون گاوسی. ماتریس های ویژه، 9 (1): 166-196، ژانویه 2021. 10.1515/spma-2020-0132.
https://doi.org/10.1515/spma-2020-0132
[8] توماس آر بروملی، خوان میگل آرازولا، سوران جهانگیری، جاش ایزاک، نیکلاس کوسادا، آلن دی. گران، ماریا شولد، جرمی سوینارتون، زید زبانه و ناتان کیلوران. کاربردهای کامپیوترهای کوانتومی فوتونیک کوتاه مدت: نرم افزار و الگوریتم ها علم و فناوری کوانتومی، 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، و همکاران. مرز مزیت کوانتومی در نمونهبرداری بوزون گاوسی. پیشرفت های علم، 8 (4): eabl9236، 2022. 10.1126/sciadv.abl9236.
https://doi.org/10.1126/sciadv.abl9236
[10] کوین ای کیهیل و روی جی. گلوبر. عملگرهای چگالی و توزیع های شبه احتمال. Physical Review, 177 (5): 1882, 1969. 10.1103/PhysRev.177.1882.
https://doi.org/10.1103/PhysRev.177.1882
[11] کوسوکه فوکویی، شونتارو تاکدا، مامورو اندو، واریت اساوانانت، جون ایچی یوشیکاوا، پیتر ون لوک، و آکیرا فوروساوا. جستجوی backcasting کارآمد برای سنتز حالت کوانتومی نوری. فیزیک Rev. Lett., 128: 240503, June 2022. 10.1103/PhysRevLett.128.240503.
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.240503
[12] کریستوفر سی. گری و پیتر ال نایت. اپتیک کوانتومی مقدماتی انتشارات دانشگاه کمبریج، 2005.
[13] دانیل گوتسمن، الکسی کیتایف و جان پرسکیل. رمزگذاری کیوبیت در نوسانگر فیزیک Rev. A, 64: 012310, June 2001. 10.1103/PhysRevA.64.012310.
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.64.012310
[14] کریگ اس. همیلتون، رجینا کروزه، لیندا سانسونی، سونیا بارکوفن، کریستین سیلبرهورن، و ایگور جکس. نمونه برداری بوزون گاوسی فیزیک Rev. Lett., 119: 170501, October 2017. 10.1103/PhysRevLett.119.170501.
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.170501
[15] جونزوک هو و من-هنگ یونگ. نمونه برداری بوزون ویبرونیک: نمونه برداری بوزون گاوسی تعمیم یافته برای طیف های ویبرونیک مولکولی در دمای محدود. گزارش های علمی، 7 (1)، آگوست 2017. 10.1038/s41598-017-07770-z.
https://doi.org/10.1038/s41598-017-07770-z
[16] سوران جهانگیری، خوان میگل آرازولا، نیکلاس کوسادا و ناتان کیلوران. فرآیندهای نقطه ای با نمونه برداری بوزون گاوسی. Physical Review E, 101 (2), فوریه 2020. 10.1103/physreve.101.022134.
https://doi.org/10.1103/physreve.101.022134
[17] رجینا کروزه، کریگ اس. همیلتون، لیندا سانسونی، سونیا بارکوفن، کریستین سیلبرهورن، و ایگور جکس. مطالعه تفصیلی نمونه برداری بوزون گاوسی. فیزیک Rev. A, 100: 032326, سپتامبر 2019. 10.1103/PhysRevA.100.032326.
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.032326
[18] فیلیپو ام. میاتو و نیکلاس کوسادا. بهینه سازی سریع مدارهای نوری کوانتومی پارامتری شده Quantum, 4: 366, 2020. 10.22331/q-2020-11-30-366.
https://doi.org/10.22331/q-2020-11-30-366
[19] چانگهون اوه، مینژائو لیو، یوری الکسیف، بیل ففرمن و لیانگ جیانگ. الگوریتم شبکه تانسور برای شبیه سازی آزمایشی نمونه بوزون گاوسی. arXiv preprint arXiv:2306.03709, 2023. 10.48550/arXiv.2306.03709.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2306.03709
arXiv: 2306.03709
[20] نیکلاس کوسادا فاکتورهای فرانک-کاندون با شمارش تطابق کامل نمودارها با حلقه ها. مجله فیزیک شیمی، 150 (16): 164113، 2019. 10.1063/1.5086387.
https://doi.org/10.1063/1.5086387
[21] نیکلاس کوسادا، لوک جی. هلت، جاش ایزاک، خوان میگل آرازولا، ریحانه شاهرخشاهی، کیسی آر مایرز، و کریشنا کی ساباپاتی. شبیه سازی آماده سازی دولت غیر گاوسی واقع بینانه فیزیک Rev. A, 100: 022341, August 2019. 10.1103/PhysRevA.100.022341.
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.022341
[22] کریشنا کی. ساباپاتی، هائویو چی، جاش ایزاک و کریستین ویدبروک. تولید دروازههای کوانتومی جهانی فوتونی که با یادگیری ماشینی افزایش یافته است. فیزیک Rev. A, 100: 012326, ژوئیه 2019. 10.1103/PhysRevA.100.012326.
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.012326
[23] ماریا شولد، ویل برگهولم، کریستین گوگولین، جاش ایزاک و ناتان کیلوران. ارزیابی گرادیان های تحلیلی بر روی سخت افزار کوانتومی فیزیک Rev. A, 99 (3): 032331, 2019. 10.1103/PhysRevA.99.032331.
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.99.032331
[24] ماریا شولد، کمیل بردلر، رابرت اسرائیل، دایقین سو و براجش گوپت. اندازه گیری شباهت نمودارها با نمونه بوزون گاوسی. بررسی فیزیکی A، 101 (3)، مارس 2020. 10.1103/physreva.101.032314.
https://doi.org/10.1103/physreva.101.032314
[25] دایقین سو، کیسی آر. مایرز، و کریشنا کی. ساباپاتی. تبدیل حالت های گاوسی به حالت های غیر گاوسی با استفاده از آشکارسازهای تشخیص عدد فوتون. فیزیک Rev. A, 100: 052301, November 2019a. 10.1103/PhysRevA.100.052301.
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.052301
[26] دایقین سو، کیسی آر. مایرز، و کریشنا کی. ساباپاتی. تولید حالتهای غیر گاوسی فوتونیک با اندازهگیری حالتهای گاوسی چند حالته. پیش چاپ arXiv arXiv:1902.02331، 2019b. 10.48550/arXiv.1902.02331.
https://doi.org/10.48550/arXiv.1902.02331
arXiv: 1902.02331
[27] کان تاکاسه، جون ایچی یوشیکاوا، واریت آساوانانت، مامورو اندو و آکیرا فوروساوا. تولید حالات گربه نوری شرودینگر با تفریق فوتون تعمیم یافته. فیزیک Rev. A, 103: 013710, January 2021. 10.1103/PhysRevA.103.013710.
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.103.013710
[28] کان تاکاسه، کوسوکه فوکویی، آکیتو کاوازاکی، واریت اساوانانت، مامورو اندو، جون ایچی یوشیکاوا، پیتر ون لوک و آکیرا فوروساوا. پرورش گاوسی برای رمزگذاری کیوبیت در انتشار نور. arXiv preprint arXiv:2212.05436, 2022. 10.48550/arXiv.2212.05436.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.05436
arXiv: 2212.05436
[29] فناوریهای کوانتومی زانادو آقای خردل. https://github.com/XanaduAI/MrMustard، 2022.
https://github.com/XanaduAI/MrMustard
[30] ایلان تزیترین، جی. الی بوراسا، نیکلاس سی. منیکوچی، و کریشنا کی. ساباپاتی. پیشرفت به سمت محاسبات کیوبیت عملی با استفاده از کدهای تقریبی Gottesman-Kitaev-Preskill. فیزیک Rev. A, 101: 032315, March 2020. 10.1103/PhysRevA.101.032315.
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.101.032315
[31] یوان یائو، فیلیپو ام. میاتو، و نیکلاس کوسادا. نمایش بازگشتی مکانیک کوانتومی گاوسی arXiv preprint arXiv:2209.06069, 2022. 10.48550/arXiv.2209.06069.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2209.06069
arXiv: 2209.06069
ذکر شده توسط
[1] پراناو چاندارانا، کوشیک پل، میکل گارسیا-د-آندوین، یو بان، میکل سانز، و شی چن، "الگوریتم بهینه سازی کوانتومی ضددیاباتیک فوتونیک". arXiv: 2307.14853, (2023).
نقل قول های بالا از SAO/NASA Ads (آخرین به روز رسانی با موفقیت 2023-08-30 03:00:49). فهرست ممکن است ناقص باشد زیرا همه ناشران داده های استنادی مناسب و کاملی را ارائه نمی دهند.
On سرویس استناد شده توسط Crossref هیچ داده ای در مورد استناد به آثار یافت نشد (آخرین تلاش 2023-08-30 03:00:47).
این مقاله در Quantum تحت عنوان منتشر شده است Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) مجوز. حق چاپ نزد دارندگان حق چاپ اصلی مانند نویسندگان یا مؤسسات آنها باقی می ماند.
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
- PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- PlatoESG. خودرو / خودروهای الکتریکی، کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
- PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
- ChartPrime. بازی معاملاتی خود را با ChartPrime ارتقا دهید. دسترسی به اینجا.
- BlockOffsets. نوسازی مالکیت افست زیست محیطی. دسترسی به اینجا.
- منبع: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-08-29-1097/
- :است
- :نه
- :جایی که
- 1
- 10
- 100
- 11
- 12
- 121
- 13
- 14
- ٪۱۰۰
- 150
- 16
- 17
- 19
- 20
- 2001
- 2005
- 2017
- 2018
- 2019
- 2020
- 2021
- 2022
- 2023
- 22
- 23
- 24
- 25
- ٪۱۰۰
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 49
- 7
- 8
- 9
- 98
- a
- قادر
- بالاتر
- چکیده
- دسترسی
- حساب
- اضافه کردن
- می افزاید:
- پیشرفت
- پیشرفت
- مزیت - فایده - سود - منفعت
- وابستگی ها
- AL
- الکس
- الکساندر
- الگوریتم
- الگوریتم
- معرفی
- اجازه می دهد تا
- an
- تحلیلی
- و
- برنامه های کاربردی
- روش
- تقریبی
- هستند
- AS
- At
- اوت
- اوت
- نویسنده
- نویسندگان
- دور
- بان کی مون
- BE
- شود
- بوده
- قبل از
- بودن
- ناقوس
- در توی
- لایحه
- بلاک ها
- بوزون
- هر دو
- مرز
- شکستن
- بنا
- by
- محاسبه
- محاسبه
- کمبریج
- CAN
- مورد
- کیسی
- CAT
- مرکز
- به چالش
- به چالش کشیدن
- شیمیایی
- چن
- شیکاگو
- کریستین
- کریستوفر
- کد
- توضیح
- مردم عادی
- قابل مقایسه
- کامل
- پیچیده
- پیچیدگی
- محاسبه
- کامپیوتر
- کامپیوتر
- محاسبه
- تبدیل
- حق چاپ
- میتوانست
- با احتساب
- کریگ
- بسیار سخت
- فنجان
- دانیل
- داده ها
- خواسته
- بخش
- طراحی
- دقیق
- شناسایی شده
- کشف
- بحث و تبادل نظر
- توزیع
- do
- دو
- e
- E&T
- اثرات
- موثر
- موثر
- تلاش
- افزایش
- فرار
- به خصوص
- ارزیابی
- حتی
- موجود
- تجربی
- نمایی
- رشد نمایی
- نمایی
- اضافی
- عوامل
- خانواده
- FAST
- فوریه
- فوریه 2020
- رشته
- آمار و ارقام
- سرانجام
- پیدا کردن
- نام خانوادگی
- برای
- یافت
- از جانب
- کامل
- اساساً
- گیتس
- تولید می کنند
- نسل
- شیب ها
- گراف
- نمودار ها
- بیشتر
- گروه
- شدن
- رشد می کند
- رشد
- همیلتون
- سخت افزار
- دانشگاه هاروارد
- آیا
- دارندگان
- اما
- HTTPS
- i
- دلخواه
- if
- تصویر
- اجرا
- in
- مشمول
- گنجاندن
- افزایش
- به ناچار
- ING
- موسسه
- موسسات
- جالب
- بین المللی
- به
- معرفی
- مقدماتی
- اسرائيل
- ژان
- ژانویه
- ژانویه 2021
- جاوا اسکریپت
- جان
- جونز
- روزنامه
- یوحنا
- جولای
- ژوئن
- شوالیه
- بزرگ
- بزرگتر
- نام
- یادگیری
- ترک کردن
- کتابخانه
- مجوز
- سبک
- پسندیدن
- لیندا
- فهرست
- کوچک
- بار
- دستگاه
- فراگیری ماشین
- ساخت
- بسیاری
- مارس
- مارس 2020
- مریم
- علامت
- مصالح
- حداکثر عرض
- ممکن است..
- اندازه گیری
- مکانیک
- حافظه
- اندازه گیری
- مایکل
- حالت
- حالت های
- مولکولی
- ماه
- بیش
- حرکت
- ضروری
- شبکه
- جدید
- نیکولا
- نه
- نوامبر
- عدد
- اکتبر
- of
- پیشنهادات
- oh
- on
- ONE
- آنهایی که
- باز کن
- منبع باز
- اپراتور
- اپتیک
- بهینه سازی
- بهینه سازی
- بهینه سازی
- or
- اصلی
- ما
- بهتر از
- صفحات
- مقاله
- پاریس
- بخش
- ویژه
- پاتریک
- پل
- کامل
- از پا افتادن
- فیزیکی
- از نظر جسمی
- فیزیک
- محوری
- محل
- افلاطون
- هوش داده افلاطون
- PlatoData
- بازی
- نقطه
- پتانسیل
- عملی
- دقیقا
- تهیه
- آماده می کند
- حضور
- فشار
- مشکل
- فرآیندهای
- تولید
- پیشرفت
- ارائه
- منتشر شده
- ناشر
- ناشران
- Qi
- درجه دوم
- کوانتومی
- مزیت کوانتومی
- کامپیوتر کوانتومی
- کامپیوترهای کوانتومی
- محاسبات کوانتومی
- مکانیک کوانتومی
- اپتیک کوانتومی
- Qubit
- R
- رافائل
- نسبتا
- اماده
- دنیای واقعی
- واقع بینانه
- متوجه
- بازگشتی
- منابع
- تکیه
- بقایای
- جایگزین
- گزارش ها
- نمایندگی
- ضروری
- تحقیق
- رفع
- منابع
- احترام
- این فایل نقد می نویسید:
- رابرت
- نقش
- روی
- s
- همان
- مقیاس پذیر
- طرح ها
- علم
- علم و تکنولوژی
- علمی
- جستجو
- سپتامبر
- خدمت
- نمایشگاه
- مشابه
- اندازه
- نرم افزار
- برخی از
- فضا
- ویژه
- دولت
- ایالات
- مهاجرت تحصیلی
- زیرگرافها
- موفقیت
- چنین
- مناسب
- پیش افتادن از
- برخورد با
- گرفتن
- فن آوری
- پیشرفته
- نسبت به
- که
- La
- شان
- نظری
- آنجا.
- اینها
- آنها
- این
- زمان
- عنوان
- به
- بالا
- تورنتو
- طرف
- آموزش
- دو برابر
- زیر
- جهانی
- دانشگاه
- دانشگاه شیکاگو
- به روز شده
- URL
- us
- استفاده کنید
- استفاده
- با استفاده از
- نسخه
- حجم
- می خواهم
- بود
- we
- خوب
- چه زمانی
- که
- با
- بدون
- با این نسخهها کار
- xi
- سال
- یوان
- زفیرنت