האצת אלגוריתמים קוונטיים עם חישוב מקדים

האצת אלגוריתמים קוונטיים עם חישוב מקדים

האצת אלגוריתמים קוונטיים עם אינטליגנציה נתונים של PlatoBlockchain מראש מחשוב. חיפוש אנכי. איי.

וויליאם ג'יי האגינס וג'רוד ר' מקלין

Google Quantum AI, ונציה, קליפורניה, ארה"ב

מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.

תַקצִיר

יישומי מחשוב בעולם האמיתי יכולים להיות רגישים ביותר לזמן. יהיה זה חשוב אם נוכל להאיץ משימות כאלה על ידי ביצוע חלק מהעבודה מבעוד מועד. בהתבסס על כך, אנו מציעים מודל עלות עבור אלגוריתמים קוונטיים המאפשר חישוב מקדים קוונטי; כלומר, עבור כמות פולינומית של חישוב "חופשי" לפני שהקלט לאלגוריתם מצוין במלואו, ושיטות לניצול היתרונות שלו. אנו מנתחים שתי משפחות של יחידות שהן יעילות יותר ליישום במודל העלויות הזה באופן אסימפטוטי מאשר במודל הסטנדרטי. הדוגמה הראשונה של חישוב מוקדם קוונטי, המבוססת על מעריכי מטריצת צפיפות, יכולה להציע יתרון אקספוננציאלי בתנאים מסוימים. הדוגמה השנייה משתמשת בגרסה של טלפורטציה של שער כדי להשיג יתרון ריבועי בהשוואה ליישום הייחודיות ישירות. דוגמאות אלו רומזות שחישוב מקדים קוונטי עשוי להציע זירה חדשה בה ניתן לחפש יתרון קוונטי.

► נתוני BibTeX

► הפניות

[1] ס אהרונסון. מגבלות של ייעוץ קוונטי ותקשורת חד כיוונית. בהליכים. הכנס השנתי ה-19 של IEEE בנושא מורכבות חישובית, 2004, עמודים 320–332. IEEE, 2004. ISBN 9780769521206. 10.1109/​ccc.2004.1313854.
https: / / doi.org/ 10.1109 / ccc.2004.1313854

[2] סקוט אהרונסון ואנדריס אמביניס. Forrelation. בהליכים של סימפוזיון ACM השנתי הארבעים ושבע על תורת המחשוב, STOC '15, עמודים 307–316, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב, 14 ביוני 2015. ACM. ISBN 9781450335362. 10.1145/​2746539.2746547.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 2746539.2746547

[3] סקוט אהרונסון וגיא אן רוטבלום. מדידה עדינה של מצבים קוונטיים ופרטיות דיפרנציאלית. 18 באפריל 2019. כתובת URL http://​/​arxiv.org/​abs/​1904.08747.
arXiv: 1904.08747

[4] ריאן בבוש, ג'רוד אר מקלין, מייקל ניומן, קרייג גידני, סרג'יו בוישו והרטמוט נבן. התמקד מעבר להאצות ריבועיות עבור יתרון קוונטי מתוקן שגיאות. PRX quantum, 2 (1): 010103, 29 במרץ 2021. ISSN 2691-3399. 10.1103/​prxquantum.2.010103.
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.010103

[5] דניאל ג'יי ברנשטיין וטניה לנגה. סדקים לא אחידים בבטון: כוחו של חישוב מקדים חופשי. בהתקדמות בקריפטולוגיה – ASIACRYPT 2013, הערות הרצאה במדעי המחשב, עמודים 321–340. שפרינגר ברלין היידלברג, ברלין, היידלברג, 2013. ISBN 9783642420443,9783642420450. 10.1007/​978-3-642-42045-0_17.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-42045-0_17

[6] דומיניק וו ברי, קרייג גידני, מריו מוטה, ג'רוד אר מקלין וריאן בבוש. קוויביטיזציה של כימיה קוונטית על בסיס שרירותי תוך מינוף דלילות ופירוק דרג נמוך. 6 בפברואר 2019. URL https://​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-02-208.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-02-208

[7] ג'ייקוב ביאמונטה, פיטר וויטק, ניקולה פנקוטי, פטריק רבנטרוסט, נתן ווייב וסת' לויד. למידת מכונה קוונטית. טבע, 549 (7671): 195–202, ספטמבר 2017. ISSN 0028-0836,1476-4687. 10.1038/​nature23474.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature23474

[8] סרגיי בראווי ואלכסיי קיטאיב. חישוב קוונטי אוניברסלי עם שערי קליפורד אידיאליים ואצילות רועשות. פיזי. ר' א, 71 (2): 022316, 22 בפברואר 2005. ISSN 1050-2947,1094-1622. 10.1103/​physreva.71.022316.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.71.022316

[9] סרגיי בראווי ודמיטרי מסלוב. מעגלים ללא האמרד חושפים את מבנה קבוצת קליפורד. IEEE טרנס. אינפ. תיאוריה, 67 (7): 4546–4563, יולי 2021. ISSN 0018-9448,1557-9654. 10.1109/​tit.2021.3081415.
https: / / doi.org/ 10.1109 / tit.2021.3081415

[10] ארל טי קמפבל וג'ו או'גורמן. גישת מצב קסם יעילה לסיבובי זווית קטנים. 14 במרץ 2016. כתובת URL https://​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​1/​1/​015007.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​1/​1/​015007

[11] סיטן צ'ן, ג'ורדן קוטלר, הסין-יואן הואנג וג'רי לי. הפרדות אקספוננציאליות בין למידה עם ובלי זיכרון קוונטי. בשנת 2021 IEEE סימפוזיון שנתי 62 על יסודות מדעי המחשב (FOCS). IEEE, פברואר 2022. 10.1109/​focs52979.2021.00063.
https://doi.org/​10.1109/​focs52979.2021.00063

[12] אנדרו מ' צ'יילדס, רובין קוטארי ורולנדו ד' סומה. אלגוריתם קוונטי למערכות של משוואות ליניאריות עם תלות משופרת באופן אקספוננציאלי בדייקנות. SIAM J. Comput., 46 (6): 1920–1950, 1 בינואר 2017. ISSN 0097-5397. 10.1137/​16M1087072.
https: / / doi.org/ 10.1137 / 16M1087072

[13] N קודי ג'ונס, ג'יימס די ויטפילד, פיטר ל. מקמהון, מאן-הונג יונג, רודני ואן מטר, אלן אספורו-גוזיק ויושיהיסה יממוטו. הדמיית כימיה קוונטית מהירה יותר במחשבים קוונטיים עמידי תקלות. New J. Phys., 14 (11): 115023, 27 בנובמבר 2012. ISSN 1367-2630. 10.1088/​1367-2630/​14/​11/​115023.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​14/​11/​115023

[14] פדרו CS קוסטה, דונג אן, יובל אר סנדרס, יואן סו, ריאן בבוש ודומיניק וו ברי. פותר מערכות ליניאריות קוונטיות בקנה מידה אופטימלי באמצעות משפט אדיאבטי דיסקרטי. PRX quantum, 3 (4): 040303, 7 באוקטובר 2022. ISSN 2691-3399. 10.1103/​prxquantum.3.040303.
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.3.040303

[15] ג'ורדן קוטלר, הסין-יואן הואנג וג'רוד אר מקלין. בדיקה חוזרת של דקוונטיזציה ויתרון קוונטי במשימות למידה. 1 בדצמבר 2021. כתובת URL http://​/​arxiv.org/​abs/​2112.00811.
arXiv: 2112.00811

[16] שון X Cui, דניאל גוטסמן, ואנירוד קרישנה. שערים אלכסוניים בהיררכיית קליפורד. פיזי. ר' א', 95 (1), 26 בינואר 2017. ISSN 2469-9926,2469-9934. 10.1103/​physreva.95.012329.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.95.012329

[17] אדוארד פרחי, ג'פרי גולדסטון וסם גוטמן. אלגוריתם אופטימיזציה קוונטי משוער. 14 בנובמבר 2014. כתובת URL http://​/​arxiv.org/​abs/​1411.4028.
arXiv: 1411.4028

[18] אוסטין ג'י פאולר. חישוב קוונטי אופטימלי בזמן. 17 באוקטובר 2012. כתובת URL http://​/​arxiv.org/​abs/​1210.4626.
arXiv: 1210.4626

[19] סבג גריביאן ופרנסואה לה גאל. ביטול הטרנספורמציה של הערך הקוונטי הסינגולרי: קשיות ויישומים לכימיה קוונטית ולהשערת ה-PCP הקוונטית. ב-Proceedings of the 54th Annual ACM SIGACT Symposium on Theory of Computing, STOC 2022, עמודים 19–32, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב, 9 ביוני 2022. ACM. ISBN 9781450392648. 10.1145/​3519935.3519991.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3519935.3519991

[20] קרייג גידני ומרטין אקרה. כיצד להפעיל מספרי RSA שלמים של 2048 סיביות תוך 8 שעות באמצעות 20 מיליון קיוביטים רועשים. Quantum, 5 (433): 433, 15 באפריל 2021. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2021-04-15-433.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-04-15-433

[21] קרייג גידני ואוסטין ג'י פאולר. פריסה גמישה של חישובי קוד שטח באמצעות מצבי AutoCCZ. 21 במאי 2019. כתובת URL http://​/​arxiv.org/​abs/​1905.08916.
arXiv: 1905.08916

[22] אנדראש גיליין ואלכסנדר פורמבה. אלגוריתמים קוונטיים משופרים להערכת נאמנות. 29 במרץ 2022. כתובת URL http://​/​arxiv.org/​abs/​2203.15993.
arXiv: 2203.15993

[23] דניאל גוטסמן ואייזק ל צ'ואנג. טלפורטציה קוונטית היא פרימיטיבי חישובי אוניברסלי. 2 באוגוסט 1999. כתובת URL https://doi.org/​10.1038/​46503.
https: / / doi.org/ 10.1038 / 46503

[24] ליאו גריידי ועלי כמאל סינופ. פילוח אקראי משוער מהיר באמצעות חישוב מקדים של וקטור עצמי. בשנת 2008 כנס IEEE בנושא ראייה ממוחשבת וזיהוי תבניות, עמודים 1–8. IEEE, יוני 2008. ISBN 9781424422425. 10.1109/​cvpr.2008.4587487.
https: / / doi.org/ 10.1109 / cvpr.2008.4587487

[25] לאב ק גרובר. אלגוריתם מכאני קוונטי מהיר לחיפוש מסד נתונים. בהליכים של סימפוזיון ACM השנתי העשרים ושמונה על תורת המחשוב – STOC '96, STOC '96, עמודים 212–219, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב, 1996. ACM Press. ISBN 9780897917858. 10.1145/​237814.237866.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 237814.237866

[26] ארם וו הארו, אבינתן חסידים וסת לויד. אלגוריתם קוונטי למערכות ליניאריות של משוואות. פיזי. ר' לט., 103 (15): 150502, 9 באוקטובר 2009. ISSN 0031-9007,1079-7114. 10.1103/​PhysRevLett.103.150502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.150502

[27] הסין-יואן הואנג, מייקל ברוטון, ג'ורדן קוטלר, סיטן צ'ן, ג'רי לי, מסעוד מוחסני, הרטמוט נבן, ריאן בבוש, ריצ'רד קואנג, ג'ון פרסקיל וג'רוד אר מקלין. יתרון קוונטי בלמידה מניסויים. Science, 376 (6598): 1182–1186, 10 ביוני 2022. ISSN 0036-8075,1095-9203. 10.1126/​science.abn7293.
https://doi.org/​10.1126/​science.abn7293

[28] קודי ג'ונס. פרוטוקולי זיקוק למצבי פורייה במחשוב קוונטי. 12 במרץ 2013. כתובת URL http://​/​arxiv.org/​abs/​1303.3066.
arXiv: 1303.3066

[29] ג'ון קלאוגר. יתרון קוונטי לבעיית סטרימינג טבעית. בשנת 2021 IEEE 62nd Annual Symposium on Foundations of Science (FOCS), עמודים 897–908. IEEE, פברואר 2022. 10.1109/​focs52979.2021.00091.
https://doi.org/​10.1109/​focs52979.2021.00091

[30] ריצ'רד מ. קארפ וריצ'רד ג'יי ליפטון. כמה קשרים בין שיעורי מורכבות לא אחידים ואחידים. בהליכים של סימפוזיון ACM השנתי השנים-עשר בנושא תורת המחשוב – STOC '80, STOC '80, עמודים 302–309, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב, 28 באפריל 1980. ACM Press. ISBN 9780897910170. 10.1145/​800141.804678.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 800141.804678

[31] שלבי קימל, סדריק ין-יו לין, גואנג האו לואו, מאריס אוזול ותיאודור ג'יי יודר. הדמיית המילטון עם מורכבות מדגם אופטימלית. Npj Quantum Inf., 3 (1): 1–7, 30 במרץ 2017. ISSN 2056-6387,2056-6387. 10.1038/​s41534-017-0013-7.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-017-0013-7

[32] פרנסואה לה גאל. הפרדה אקספוננציאלית בין מורכבות המרחב הקוונטי והקלאסי. בהליכים של סימפוזיון ACM השנתי השנתי על מקביליות באלגוריתמים וארכיטקטורות, SPAA '06, עמודים 67–73, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב, 30 ביולי 2006. ACM. ISBN 9781595934529. 10.1145/​1148109.1148119.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 1148109.1148119

[33] לין לין ויו טונג. סינון מצב עצמי קוונטי אופטימלי מבוסס פולינום עם יישום לפתרון מערכות ליניאריות קוונטיות. Quantum, 4 (361): 361, 11 בנובמבר 2020. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2020-11-11-361.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-11-11-361

[34] דניאל ליטינסקי. זיקוק מצב קסם: לא יקר כמו שאתה חושב. Quantum, 3 (205): 205, 2 בדצמבר 2019א. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2019-12-02-205.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-02-205

[35] דניאל ליטינסקי. משחק של קודי שטח: מחשוב קוונטי בקנה מידה גדול עם ניתוח סריג. Quantum, 3 (128): 128, 5 במרץ 2019b. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2019-03-05-128.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-03-05-128

[36] סת לויד, מסעוד מוחסני ופטריק רבנטרוס. ניתוח רכיבים קוונטיים. נאט. Phys., 10 (9): 631–633, 27 בספטמבר 2014. ISSN 1745-2473,1745-2481. 10.1038/​nphys3029.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys3029

[37] ג'ון מ. מרטין, זאן מ. רוסי, אנדרו ק. טאן ואייזק ל' צ'ואנג. איחוד גדול של אלגוריתמים קוונטיים. PRX quantum, 2 (4): 040203, 3 בדצמבר 2021. ISSN 2691-3399. 10.1103/​prxquantum.2.040203.
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.040203

[38] אימאן מרוויאן וסת' לויד. אמולטור קוונטי אוניברסלי. 8 ביוני 2016. כתובת URL http://​/​arxiv.org/​abs/​1606.02734.
arXiv: 1606.02734

[39] F Motzoi, MP Kaicher, ו-FK Wilhelm. קומפוזיציות זמן ליניאריות ולוגריתמיות של אופרטורים קוונטיים בעלי גוף רבים. פיזי. ר' לט., 119 (16): 160503, 20 באוקטובר 2017. ISSN 0031-9007,1079-7114. 10.1103/​PhysRevLett.119.160503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.160503

[40] מייקל א נילסן. חישוב קוונטי אופטי באמצעות מצבי אשכול. פיזי. ר' לט., 93 (4): 040503, 23 ביולי 2004. ISSN 0031-9007,1079-7114. 10.1103/​PhysRevLett.93.040503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.93.040503

[41] בריאן או'גורמן, וויליאם ג'יי האגינס, אלינור ג'י ריפל ו-K Birgitta Whaley. רשתות החלפה כלליות עבור מחשוב קוונטי לטווח הקרוב. 13 במאי 2019. כתובת URL http://​/​arxiv.org/​abs/​1905.05118.
arXiv: 1905.05118

[42] פול פאם וקריסטה מ' סבור. ארכיטקטורה קוונטית דו מימדית של השכן הקרוב ביותר ליצירת עומק פוליגריתמי. 2 ביולי 27. כתובת URL http://​/​arxiv.org/​abs/​2012.
arXiv: 1207.6655

[43] R Raussendorf and HJ Briegel. מחשב קוונטי חד כיווני. פיזי. ר' לט., 86 (22): 5188–5191, 28 במאי 2001. ISSN 0031-9007,1079-7114. 10.1103/​PhysRevLett.86.5188.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.86.5188

[44] יובל אר סנדרס, דומיניק וו ברי, פדרו CS קוסטה, לואי וו טסלר, נתן וויבה, קרייג גידני, הרטמוט נבן וריאן בבוש. קומפילציה של היוריסטיות קוונטיות סבילות לתקלות לאופטימיזציה קומבינטורית. PRX quantum, 1 (2): 020312, 9 בנובמבר 2020. ISSN 2691-3399. 10.1103/​prxquantum.1.020312.
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.1.020312

[45] דן שפרד ומייקל ג'יי ברמנר. חישוב קוונטי לא מובנה באופן זמני. פרוק. מתמטיקה. פיזי. Eng. Sci., 465 (2105): 1413–1439, 8 במאי 2009. ISSN 1364-5021,1471-2946. 10.1098/​rspa.2008.0443.
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2008.0443

[46] פיטר-פייק סלואן, יאן קאוץ וג'ון סניידר. העברת קרינה מחושבת מראש לעיבוד בזמן אמת בסביבות תאורה דינמיות בתדר נמוך. בהליכי הכנס השנתי ה-29 בנושא גרפיקה ממוחשבת וטכניקות אינטראקטיביות, SIGGRAPH '02, עמודים 527–536, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב, 1 ביולי 2002. ACM. ISBN 9781581135213. 10.1145/​566570.566612.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 566570.566612

[47] ג'יימס אי סמית'. מחקר של אסטרטגיות חיזוי ענפים. ב-25 שנים לסימפוזיון הבינלאומי על ארכיטקטורת מחשבים (מאמרים נבחרים), ISCA '98, עמודים 202–215, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב, 1 באוגוסט 1998. ACM. ISBN 9781581130584. 10.1145/​285930.285980.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 285930.285980

[48] Rolando D Somma ו- Yiğit Subaşı. מורכבות של אימות מצב קוונטי בבעיית המערכות הקוונטיות. PRX quantum, 2 (1): 010315, 27 בינואר 2021. ISSN 2691-3399. 10.1103/​prxquantum.2.010315.
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.010315

[49] ברברה מ.טרהל. תיקון שגיאות קוונטיות עבור זיכרונות קוונטיים. כומר מוד. Phys., 87 (2): 307–346, 7 באפריל 2015. ISSN 0034-6861,1539-0756. 10.1103/​revmodphys.87.307.
https: / / doi.org/ 10.1103 / revmodphys.87.307

[50] Xinlan Zhou, Debbie W Leung, ו-Isac L Chuang. מתודולוגיה לבניית שערים לוגיים קוונטיים. פיזי. ר' א', 62 (5), 18 באוקטובר 2000. ISSN 1050-2947,1094-1622. 10.1103/​physreva.62.052316.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.62.052316

מצוטט על ידי

[1] דאר גלבוע וג'רוד ר' מקלין, "יתרון תקשורת קוונטית אקספוננציאלית בלמידה מבוזרת", arXiv: 2310.07136, (2023).

[2] פבלו רודריגז-גראסה, רובן איברונדו, חוויאר גונזלס-קונדה, יו באן, פטריק רבנטרוס ומייקל צאנז, "הגדלה משוערת של מטריצת צפיפות בסיוע קוואנטום", arXiv: 2311.11751, (2023).

הציטוטים לעיל הם מ- מודעות SAO / NASA (עודכן לאחרונה בהצלחה 2024-02-22 13:13:08). הרשימה עשויה להיות שלמה מכיוון שלא כל בעלי האתרים מספקים נתוני ציטוט ראויים ומלאים.

לא ניתן היה להביא נתונים מצוטטים על ידי קרוסרף במהלך ניסיון אחרון 2024-02-22 13:13:06: לא ניתן היה להביא נתונים שהובאו עבור 10.22331 / q-2024-02-22-1264 מקרוסרף. זה נורמלי אם ה- DOI נרשם לאחרונה.

בול זמן:

עוד מ יומן קוונטים