Sul panorama energetico dell'elaborazione simmetrica del segnale quantistico PlatoBlockchain Data Intelligence. Ricerca verticale. Ai.

Sul panorama energetico dell'elaborazione simmetrica del segnale quantistico

Jiasu Wang1, Yulong Dong1e Lin Lin1,2,3

1Dipartimento di Matematica, Università della California, Berkeley, CA 94720, USA.
2Challenge Institute for Quantum Computation, Università della California, Berkeley, CA 94720, USA
3Divisione di matematica applicata e ricerca computazionale, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA

Trovi questo documento interessante o vuoi discuterne? Scrivi o lascia un commento su SciRate.

Astratto

L'elaborazione del segnale quantistico simmetrico fornisce una rappresentazione parametrizzata di un polinomio reale, che può essere tradotto in un circuito quantistico efficiente per eseguire un'ampia gamma di compiti computazionali su computer quantistici. Per un dato polinomio $f$, i parametri (detti fattori di fase) possono essere ottenuti risolvendo un problema di ottimizzazione. Tuttavia, la funzione di costo non è convessa e presenta un panorama energetico molto complesso con numerosi minimi globali e locali. È quindi sorprendente che la soluzione possa essere ottenuta in modo robusto in pratica, partendo da un'ipotesi iniziale fissa $Phi^0$ che non contiene alcuna informazione del polinomio di input. Per studiare questo fenomeno, caratterizziamo prima esplicitamente tutti i minimi globali della funzione di costo. Dimostriamo quindi che un minimo globale particolare (chiamato soluzione massimale) appartiene a un intorno di $Phi^0$, su cui la funzione di costo è fortemente convessa nella condizione ${leftlVert frightrVert}_{infty}=mathcal{O} (d^{-1})$ con $d=mathrm{deg}(f)$. Il nostro risultato fornisce una spiegazione parziale del suddetto successo degli algoritmi di ottimizzazione.

► dati BibTeX

► Riferimenti

, DP Bertsekas. Sul metodo di proiezione del gradiente di Goldstein-Levitin-Polyak. IEEE Transactions on automatic control, 21(2):174–184, 1976. doi:10.1109/​TAC.1976.1101194.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TAC.1976.1101194

, S. Bubeck. Ottimizzazione convessa: algoritmi e complessità. Fondamenti e tendenze nell'apprendimento automatico, 8(3-4):231–357, 2015. doi:10.1561/​2200000050.
https: / / doi.org/ 10.1561 / 2200000050 mila

, R. Chao, D. Ding, A. Gilyen, C. Huang e M. Szegedy. Trovare angoli per l'elaborazione del segnale quantistico con precisione della macchina, 2020. arXiv:2003.02831.
arXiv: 2003.02831

, AM Childs, D. Maslov, Y. Nam, NJ Ross e Y. Su. Verso la prima simulazione quantistica con accelerazione quantistica. Proc. Nat. Accad. Sci., 115(38):9456–9461, 2018. doi:10.1073/​pnas.1801723115.
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1801723115

, Y. Dong, X. Meng, KB Whaley e L. Lin. Efficiente valutazione del fattore di fase nell'elaborazione del segnale quantistico. Phys. Rev. A, 103:042419, 2021. doi:10.1103/​PhysRevA.103.042419.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.042419

, A. Gilyén, Y. Su, GH Low e N. Wiebe. Trasformazione del valore singolare quantistico e oltre: miglioramenti esponenziali per l'aritmetica delle matrici quantistiche. In Atti del 51° Simposio annuale ACM SIGACT sulla teoria dell'informatica, pagine 193–204. ACM, 2019. doi:10.1145/​3313276.3316366.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3313276.3316366 mila

, GH Golub e CF Van Loan. Calcoli matriciali. The Johns Hopkins University Press, terza edizione, 1996.

, J. Haah. Decomposizione del prodotto di funzioni periodiche nell'elaborazione del segnale quantistico. Quantum, 3:190, 2019. doi:10.22331/​q-2019-10-07-190.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-10-07-190

, NJ Higham. Precisione e stabilità degli algoritmi numerici. Society for Industrial and Applied Mathematics, seconda edizione, 2002. doi:10.1137/​1.9780898718027.
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1.9780898718027 mila

, JLWV Jensen. Sur un nouvel et importante théorème de la théorie des fonctions. Acta Mathematica, 22:359 – 364, 1900. doi:10.1007/​BF02417878.
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02417878

, CT Kelley. Metodi iterativi per l'ottimizzazione, volume 18. SIAM, 1999. doi:10.1137/​1.9781611970920.
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1.9781611970920 mila

, L. Lin e Y. Tong. Preparazione quasi ottimale dello stato fondamentale. Quantum, 4:372, 2020. doi:10.22331/q-2020-12-14-372.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-12-14-372

, L. Lin e Y. Tong. Filtraggio ottimale degli autostati quantistici con applicazione alla risoluzione di sistemi lineari quantistici. Quantum, 4:361, 2020. doi:10.22331/​q-2020-11-11-361.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-11-11-361

, GH basso e IL Chuang. Simulazione hamiltoniana ottimale mediante elaborazione quantistica del segnale. Lettere di revisione fisica, 118(1):010501, 2017. doi:10.1103/​PhysRevLett.118.010501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.010501

, K. Mahler. Su alcune disuguaglianze per polinomi in più variabili. Journal of The London Mathematical Society-second Series, pagine 341–344, 1962. doi:10.1112/​JLMS/​S1-37.1.341.
https://​/​doi.org/​10.1112/​JLMS/​S1-37.1.341

, JM Martyn, ZM Rossi, AK Tan e IL Chuang. Una grande unificazione di algoritmi quantistici. Società di fisica americana (APS), 2(4), 2021. doi:10.1103/PRXQuantum.2.040203.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040203

, MA Nielsen e I. Chuang. Calcolo quantistico e informazione quantistica. Università di Cambridge Pr., 2000. doi:10.1017/​CBO9780511976667.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

, J. Nocedal e SJ Wright. Ottimizzazione numerica. Springer Verlag, 1999. doi:10.1007/b98874.
https: / / doi.org/ 10.1007 / b98874

, Dire bugie. Fattorizzazione stabile per fattori di fase dell'elaborazione del segnale quantistico. Quantum, 6:842, 2022. doi:10.22331/q-2022-10-20-842.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-10-20-842

Citato da

[1] Yulong Dong, Lin Lin e Yu Tong, "Preparazione dello stato fondamentale e stima dell'energia sui computer quantistici tolleranti ai guasti precoci tramite la trasformazione quantistica dell'autovalore di matrici unitarie", PRX Quantico 3 4, 040305 (2022).

[2] Zane M. Rossi e Isaac L. Chuang, "Multivariable quantum signal processing (M-QSP): profezie dell'oracolo a due teste", arXiv: 2205.06261.

[3] Patrick Rall e Bryce Fuller, "Stima dell'ampiezza dall'elaborazione del segnale quantistico", arXiv: 2207.08628.

[4] Di Fang, Lin Lin e Yu Tong, "Solutori quantistici basati sulla marcia temporale per equazioni differenziali lineari dipendenti dal tempo", arXiv: 2208.06941.

[5] Lexing Ying, "fattorizzazione stabile per fattori di fase dell'elaborazione del segnale quantistico", arXiv: 2202.02671.

[6] Yulong Dong, Lin Lin, Hongkang Ni e Jiasu Wang, "Elaborazione del segnale quantistico infinito", arXiv: 2209.10162.

[7] Yulong Dong, Jonathan Gross e Murphy Yuezhen Niu, "Oltre Heisenberg Limit Quantum Metrology through Quantum Signal Processing", arXiv: 2209.11207.

Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2022-11-05 13:25:14). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

On Il servizio citato da Crossref non sono stati trovati dati su citazioni (ultimo tentativo 2022-11-05 13:25:12).

Timestamp:

Di più da Diario quantistico