1Fotonikai Kutatócsoport, INTEC, Genti Egyetem – imec, Sint-Pietersnieuwstraat 41, 9000 Gent, Belgium
2Télécom Paris és Institut Polytechnique de Paris, LTCI, 20 Place Marguerite Perey, 91120 Palaiseau, Franciaország
3Xanadu, Toronto, ON, M5G 2C8, Kanada
4Kadanoff Elméleti Fizikai Központ és Enrico Fermi Intézet, Chicagói Egyetem Fizikai Tanszéke, Chicago, IL 60637
Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.
Absztrakt
A fotonszám-feloldó (PNR) detektorokkal ellátott lineáris optikai kvantumáramkörök a Gauss-bozon mintavételhez (GBS) és a nem Gauss-állapotok, például Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP), cat és NOON állapotok előkészítéséhez egyaránt használhatók. Kulcsfontosságúak a kvantumszámítástechnika és a kvantummetrológia számos sémájában. A PNR-detektorokkal ellátott áramkörök klasszikus optimalizálása kihívást jelent exponenciálisan nagy Hilbert-terük miatt, és négyzetesen nagyobb kihívást jelent dekoherencia jelenlétében, mivel az állapotvektorokat sűrűségmátrixok váltják fel. A probléma megoldására bevezetünk egy olyan algoritmuscsaládot, amely az észlelési valószínűségeket, feltételes állapotokat (valamint ezek gradienseit az áramköri paraméterezéshez képest) számítja ki a zajmentes esethez hasonló bonyolultsággal. Ennek eredményeként ugyanazon erőforrások felhasználásával kétszer annyi üzemmóddal szimulálhatunk és optimalizálhatunk áramköröket, mint korábban. Pontosabban, egy $M$-módú zajos áramkörnél észlelt $D$ és nem észlelt $U$ módokkal az algoritmusunk bonyolultsága $O(M^2 prod_{i mskip2mu in mskip2mu U} C_i^2 prod_{ i mskip2mu in mskip2mu D} C_i)$, nem pedig $O(M^2 prod_{mskip2mu i mskip2mu in mskip2mu D mskip3mu cup mskip3mu U} C_i^2)$, ahol a $C_i$ a $i$ mód Fock határértéke . Megközelítésünk speciális esetként teljes másodfokú gyorsítást kínál az észlelési valószínűségek kiszámításához, mivel ebben az esetben minden módot észlel. Végül ezek az algoritmusok a nyílt forráskódú MrMustard fotonikus optimalizálási könyvtárban implementáltak és használatra készek.
A kézirat egyes ábráinak animált változatai (GIF-ek) megtalálhatók a kiegészítő anyagokban.
Népszerű összefoglaló
A tudósok a klasszikus számítógépekre támaszkodhatnak ezen áramkörök szimulálásához és optimalizálásához. Az ilyen numerikus szimulációk azonban alapvetően nagy kihívást jelentenek, különösen az áramkör méretének növekedésével (ha a kvantumáramköröket hatékonyan lehetne szimulálni, akkor eleve nem lennének képesek felülmúlni a klasszikus számítógépeket). Pontosabban, ahogy az áramkörök növekednek, a szimulációkhoz szükséges idő és a számítógép memóriája is exponenciálisan növekszik. Keveset lehet tenni, hogy elkerülje ezt.
Ez a kihívás még nagyobb, ha eltávolodunk az ideális áramköröktől, és figyelembe vesszük, hogy a fény egy része elkerülhetetlenül kikerül az áramkörből. Az ilyen reális hatások beépítése a meglévő exponenciális növekedésen felül a számítási igények négyzetes növekedését eredményezi. Ebben a kéziratban egy új algoritmuscsaládot mutatunk be, amely képes figyelembe venni az ilyen valós hatásokat anélkül, hogy extra négyzetes terhelést adna hozzá. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy a valósághű áramköröket ugyanolyan erőfeszítéssel szimuláljuk és optimalizáljuk, mint az ideálisakat.
► BibTeX adatok
► Referenciák
[1] Juan Miguel Arrazola és Thomas R. Bromley. Gauss-bozon mintavétel segítségével sűrű részgráfokat találni. Physical Review Letters, 121 (3), 2018. július. 10.1103/physrevlett.121.030503.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.121.030503
[2] Juan Miguel Arrazola, Thomas R. Bromley és Patrick Rebentrost. Kvantum közelítő optimalizálás Gauss-bozon mintavétellel. Physical Review A, 98 (1), 2018. július. 10.1103/physreva.98.012322.
https:///doi.org/10.1103/physreva.98.012322
[3] Leonardo Banchi, Mark Fingerhuth, Tomas Babej, Christopher Ing és Juan Miguel Arrazola. Molekuláris dokkolás Gauss-bozon mintavétellel. Science Advances, 6 (23), 2020. júniusa. 10.1126/sciadv.aax1950.
https:///doi.org/10.1126/sciadv.aax1950
[4] Leonardo Banchi, Nicolás Quesada és Juan Miguel Arrazola. Gauss-bozon mintavételi eloszlások betanítása. Fizikai Szemle 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 Dauphais és mások. Terv egy méretezhető fotonikus hibatűrő kvantumszámítógéphez. 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 és Christian Weedbrook. Gauss-bozon mintavételezés tetszőleges gráfok tökéletes illeszkedéséhez. Physical Review A, 98 (3), 2018. szeptember. 10.1103/physreva.98.032310.
https:///doi.org/10.1103/physreva.98.032310
[7] Kamil Brádler, Shmuel Friedland, Josh Izaac, Nathan Killoran és Daiqin Su. Gráfizomorfizmus és Gauss-bozon mintavétel. Speciális mátrixok, 9 (1): 166–196, 2021. január. 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 és Nathan Killoran. A rövid távú fotonikus kvantumszámítógépek alkalmazásai: szoftverek és algoritmusok. 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 és mások. A kvantumelőny határa a Gauss-bozon mintavételében. A tudomány fejlődése, 8 (4): eabl9236, 2022. 10.1126/sciadv.abl9236.
https:///doi.org/10.1126/sciadv.abl9236
[10] Kevin E. Cahill és Roy J. Glauber. Sűrűségoperátorok és kvázivalószínűségi eloszlások. 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 és Akira Furusawa. Hatékony backcasting keresés az optikai kvantumállapot-szintézishez. Phys. Rev. Lett., 128: 240503, 2022. június. 10.1103/PhysRevLett.128.240503.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.240503
[12] Christopher C. Gerry és Peter L. Knight. Bevezető kvantumoptika. Cambridge University Press, 2005.
[13] Daniel Gottesman, Alekszej Kitaev és John Preskill. Egy qubit kódolása oszcillátorban. Phys. Rev. A, 64: 012310, 2001. június. 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 és Igor Jex. Gauss-bozon mintavétel. Phys. Rev. Lett., 119: 170501, 2017. október. 10.1103/PhysRevLett.119.170501.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.170501
[15] Joonsuk Huh és Man-Hong Yung. Vibronikus bozon mintavétel: Általános Gauss-bozon mintavétel molekuláris vibronikus spektrumokhoz véges hőmérsékleten. Scientific Reports, 7 (1), 2017. augusztus. 10.1038/s41598-017-07770-z.
https:///doi.org/10.1038/s41598-017-07770-z
[16] Soran Jahangiri, Juan Miguel Arrazola, Nicolás Quesada és Nathan Killoran. Pontfolyamatok Gauss-bozon mintavétellel. Physical Review E, 101 (2), 2020. február. 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 és Igor Jex. A Gauss-bozon mintavételének részletes tanulmányozása. Phys. Rev. A, 100: 032326, 2019. szeptember. 10.1103/PhysRevA.100.032326.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.032326
[18] Filippo M. Miatto és Nicolás Quesada. Paraméterezett kvantumoptikai áramkörök gyors optimalizálása. 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, Jurij Alekszejev, Bill Fefferman és Liang Jiang. Tenzorhálózati algoritmus kísérleti Gauss-bozon mintavétel szimulálására. arXiv preprint 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 úgy számol, hogy megszámolja a gráfok és a ciklusok tökéletes illeszkedését. 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 és Krishna K. Sabapathy. Reális nem Gauss állapot-előkészítés szimulálása. Phys. Rev. A, 100: 022341, 2019. augusztus. 10.1103/PhysRevA.100.022341.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.022341
[22] Krishna K. Sabapathy, Haoyu Qi, Josh Izaac és Christian Weedbrook. Fotonikus univerzális kvantumkapuk gyártása gépi tanulással. Phys. Rev. A, 100: 012326, 2019. július. 10.1103/PhysRevA.100.012326.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.012326
[23] Maria Schuld, Ville Bergholm, Christian Gogolin, Josh Izaac és Nathan Killoran. Analitikai gradiensek kiértékelése kvantumhardveren. 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 és Brajesh Gupt. Grafikonok hasonlóságának mérése Gauss-bozon mintavevővel. Physical Review A, 101 (3), 2020. március. 10.1103/physreva.101.032314.
https:///doi.org/10.1103/physreva.101.032314
[25] Daiqin Su, Casey R. Myers és Krishna K. Sabapathy. Gauss állapotok átalakítása nem Gauss állapotokká fotonszám-feloldó detektorok segítségével. Phys. Rev. A, 100: 052301, 2019. novembera. 10.1103/PhysRevA.100.052301.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.052301
[26] Daiqin Su, Casey R. Myers és Krishna K. Sabapathy. Fotonikus nem Gauss állapotok generálása többmódusú Gauss állapotok mérésével. arXiv preprint 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 és Akira Furusawa. Optikai Schrödinger macskaállapotok generálása általánosított fotonkivonással. Phys. Rev. A, 103: 013710, 2021. január. 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 és Akira Furusawa. Gauss nemesítés qubit kódolására terjedő fényben. arXiv preprint arXiv:2212.05436, 2022. 10.48550/arXiv.2212.05436.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2212.05436
arXiv: 2212.05436
[29] Xanadu Quantum Technologies. Mustár úr. https:///github.com/XanaduAI/MrMustard, 2022.
https:///github.com/XanaduAI/MrMustard
[30] Ilan Tzitrin, J. Eli Bourassa, Nicolas C. Menicucci és Krishna K. Sabapathy. Előrelépés a gyakorlati qubit-számítás felé közelítő Gottesman-Kitaev-Preskill kódok használatával. Phys. Rev. A, 101: 032315, 2020. március. 10.1103/PhysRevA.101.032315.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.101.032315
[31] Yuan Yao, Filippo M. Miatto és Nicolás Quesada. A Gauss-féle kvantummechanika rekurzív ábrázolása. arXiv preprint arXiv:2209.06069, 2022. 10.48550/arXiv.2209.06069.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2209.06069
arXiv: 2209.06069
Idézi
[1] Pranav Chandarana, Koushik Paul, Mikel Garcia-de-Andoin, Yue Ban, Mikel Sanz és Xi Chen, „Photonic counterdiabatic quantum optimization algorithm”, arXiv: 2307.14853, (2023).
A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2023-08-30 03:00:49). Előfordulhat, hogy a lista hiányos, mivel nem minden kiadó ad megfelelő és teljes hivatkozási adatokat.
On Crossref által idézett szolgáltatás művekre hivatkozó adat nem található (utolsó próbálkozás 2023-08-30 03:00:47).
Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- PlatoESG. Autóipar / elektromos járművek, Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
- PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
- ChartPrime. Emelje fel kereskedési játékát a ChartPrime segítségével. Hozzáférés itt.
- BlockOffsets. A környezetvédelmi ellentételezési tulajdon korszerűsítése. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-08-29-1097/
- :is
- :nem
- :ahol
- 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
- Képes
- felett
- KIVONAT
- hozzáférés
- Fiók
- hozzáadásával
- Hozzáteszi
- haladás
- előlegek
- Előny
- hovatartozás
- AL
- alex
- Alexander
- algoritmus
- algoritmusok
- Minden termék
- lehetővé teszi, hogy
- an
- Analitikus
- és a
- alkalmazások
- megközelítés
- hozzávetőleges
- VANNAK
- AS
- At
- Augusztus
- Augusztus
- szerző
- szerzők
- el
- Tilalom
- BE
- válik
- óta
- előtt
- hogy
- Csengő
- am
- Számla
- Blocks
- bozon
- mindkét
- határ
- szünet
- Épület
- by
- számít
- kiszámítása
- Cambridge
- TUD
- eset
- Casey
- CAT
- Központ
- kihívás
- kihívást
- kémiai
- chen
- Chicago
- Christine
- Christopher
- kódok
- megjegyzés
- köznép
- hasonló
- teljes
- bonyolult
- bonyolultság
- számítás
- számítógép
- számítógépek
- számítástechnika
- Átalakítás
- copyright
- tudott
- számolás
- Craig
- kritikus
- Csésze
- Daniel
- dátum
- igények
- osztály
- tervezett
- részletes
- észlelt
- Érzékelés
- megvitatni
- disztribúció
- do
- két
- e
- E&T
- hatások
- hatékony
- eredményesen
- erőfeszítés
- fokozott
- menekülés
- különösen
- értékelő
- Még
- létező
- kísérleti
- exponenciális
- Exponenciális növekedés
- exponenciálisan
- külön-
- tényezők
- család
- GYORS
- február
- február 2020
- mező
- ábrák
- Végül
- Találjon
- vezetéknév
- A
- talált
- ból ből
- Tele
- alapvetően
- Gates
- generál
- generáció
- színátmenetek
- grafikon
- grafikonok
- nagyobb
- Csoport
- Nő
- növekszik
- Növekedés
- Hamilton
- hardver
- Harvard
- Legyen
- tartók
- azonban
- HTTPS
- i
- ideális
- if
- kép
- végre
- in
- beleértve
- amely magában foglalja
- Növelje
- elkerülhetetlenül
- ING
- Intézet
- intézmények
- érdekes
- Nemzetközi
- bele
- bevezet
- bevezető
- Izrael
- január
- január
- január 2021
- JavaScript
- János
- jones
- folyóirat
- juan
- július
- június
- Lovag
- nagy
- nagyobb
- keresztnév
- tanulás
- Szabadság
- könyvtár
- Engedély
- fény
- mint
- linda
- Lista
- kis
- kiszámításának
- gép
- gépi tanulás
- csinál
- sok
- március
- március 2020
- maria
- jel
- anyagok
- max-width
- Lehet..
- mérő
- mechanika
- Memory design
- Mérésügyi
- Michael
- Mód
- módok
- molekuláris
- Hónap
- több
- mozog
- szükséges
- hálózat
- Új
- Nicolas
- nem
- november
- szám
- október
- of
- Ajánlatok
- oh
- on
- ONE
- azok
- nyitva
- nyílt forráskódú
- üzemeltetők
- optika
- optimalizálás
- Optimalizálja
- optimalizálása
- or
- eredeti
- mi
- teljesítményben felülmúl
- oldalak
- Papír
- Párizs
- rész
- különös
- patrick
- Paul
- tökéletes
- kimerül
- fizikai
- fizikailag
- Fizika
- döntő
- Hely
- Plató
- Platón adatintelligencia
- PlatoData
- játszani
- pont
- potenciális
- Gyakorlati
- pontosan
- előkészítés
- Előkészíti
- jelenlét
- nyomja meg a
- Probléma
- Folyamatok
- Termelés
- Haladás
- ad
- közzétett
- kiadó
- kiadók
- Qi
- négyzetes
- Kvantum
- kvantumelőny
- Kvantum számítógép
- kvantum számítógépek
- kvantumszámítás
- Kvantummechanika
- Kvantumoptika
- qubit
- R
- Rafael
- Inkább
- kész
- való Világ
- valószerű
- realizált
- rekurzív
- referenciák
- támaszkodnak
- maradványok
- helyébe
- Jelentések
- képviselet
- kötelező
- kutatás
- megoldása
- Tudástár
- tisztelet
- Kritika
- ROBERT
- Szerep
- roy
- s
- azonos
- skálázható
- rendszerek
- Tudomány
- Tudomány és technológia
- tudományos
- Keresés
- szeptember
- szolgál
- kirakat
- hasonló
- Méret
- szoftver
- néhány
- Hely
- speciális
- Állami
- Államok
- Tanulmány
- algráfok
- sikeresen
- ilyen
- megfelelő
- túlszárnyalni
- felszerelés
- Vesz
- Technologies
- Technológia
- mint
- hogy
- A
- azok
- elméleti
- Ott.
- Ezek
- ők
- ezt
- idő
- Cím
- nak nek
- felső
- toronto
- felé
- Képzések
- Kétszer
- alatt
- Egyetemes
- egyetemi
- University of Chicago
- frissítve
- URL
- us
- használ
- használt
- segítségével
- verzió
- kötet
- akar
- volt
- we
- JÓL
- amikor
- ami
- val vel
- nélkül
- művek
- xi
- év
- Yuan
- zephyrnet