1קבוצת המחקר הפוטוניקה, INTEC, אוניברסיטת גנט – imec, Sint-Pietersnieuwstraat 41, 9000 Ghent, בלגיה
2Télécom Paris and Institut Polytechnique de Paris, LTCI, 20 Place Marguerite Perey, 91120 Palaiseau, France
3קסנאדו, טורונטו, ON, M5G 2C8, קנדה
4מרכז קדאנוף לפיזיקה תיאורטית ומכון אנריקו פרמי, המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת שיקגו, שיקגו, IL 60637
מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.
תַקצִיר
מעגלים קוונטיים אופטיים ליניאריים עם גלאי מספרי פוטון (PNR) משמשים הן לדגימת בוזון גאוס (GBS) והן להכנה של מצבים לא גאוסיים כגון גוטסמן-קיטאיב-פרסקיל (GKP), חתול ומצבי NOON. הם חיוניים בתוכניות רבות של מחשוב קוונטי ומטרולוגיה קוונטית. אופטימיזציה קלאסית של מעגלים עם גלאי PNR היא מאתגרת בשל מרחב הילברט הגדול באופן אקספוננציאלי שלהם, ומאתגרת באופן ריבועי יותר בנוכחות דה-קוהרנטיות כאשר וקטורי מצב מוחלפים במטריצות צפיפות. כדי להתמודד עם בעיה זו, אנו מציגים משפחה של אלגוריתמים המחשבים הסתברויות זיהוי, מצבים מותנים (כמו גם שיפועים שלהם ביחס לפרמטריזציות של מעגלים) במורכבות הדומה למקרה חסר הרעש. כתוצאה מכך אנו יכולים לדמות ולמטב מעגלים עם מספר כפול של מצבים ממה שיכולנו בעבר, תוך שימוש באותם משאבים. ליתר דיוק, עבור מעגל רועש במצב $M$ עם מצבים מזוהים $D$ ומצבים לא מזוהים $U$, המורכבות של האלגוריתם שלנו היא $O(M^2 prod_{i mskip2mu in mskip2mu U} C_i^2 prod_{ i mskip2mu ב-mskip2mu D} C_i)$, במקום $O(M^2 prod_{mskip2mu i mskip2mu ב-mskip2mu D mskip3mu cup mskip3mu U} C_i^2)$, כאשר $C_i$ הוא ה-Fock cutoff של מצב $i$ . כמקרה מסוים, הגישה שלנו מציעה מהירות ריבועית מלאה לחישוב הסתברויות זיהוי, שכן במקרה זה כל המצבים מזוהים. לבסוף, אלגוריתמים אלו מיושמים ומוכנים לשימוש בספריית האופטימיזציה הפוטונית בקוד פתוח MrMustard.
גרסאות מונפשות של כמה דמויות בכתב היד (GIF) כלולות בחומרים המשלימים.
סיכום פופולרי
מדענים יכולים לסמוך על מחשבים קלאסיים כדי לדמות ולייעל מעגלים אלה. עם זאת, סימולציות מספריות כאלה הן מאתגרות ביסודו, במיוחד ככל שגודל המעגל גדל (אם ניתן היה לדמות מעגלים קוונטיים ביעילות, הם לא היו מסוגלים לעלות על מחשבים קלאסיים מלכתחילה). ליתר דיוק, ככל שהמעגלים גדלים, גם הזמן הדרוש לסימולציות וגם זיכרון המחשב הנדרש גדלים באופן אקספוננציאלי. יש מעט שאדם יכול לעשות כדי לברוח מזה.
אתגר זה הופך לגדול עוד יותר כאשר אנו מתרחקים ממעגלים אידיאליים ואנחנו לוקחים בחשבון שחלק מהאור בורח בהכרח מהמעגל. שילוב של אפקטים ריאליסטיים כאלה מוסיף עלייה ריבועית בדרישות החישוביות על הצמיחה האקספוננציאלית הקיימת. בכתב היד הזה, אנו מציגים משפחה חדשה של אלגוריתמים שיכולים לקחת בחשבון השפעות כאלה בעולם האמיתי מבלי להוסיף את העומס הריבועי הנוסף. זה מאפשר לנו לדמות ולייעל מעגלים מציאותיים באותו מאמץ כמו אלה האידיאליים.
► נתוני BibTeX
► הפניות
[1] חואן מיגל אררזולה ותומס ר. ברומלי. שימוש בדגימת בוזון גאוס כדי למצוא תת-גרפים צפופים. Physical Review Letters, 121 (3), יולי 2018. 10.1103/physrevlett.121.030503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.121.030503
[2] חואן מיגל אררזולה, תומס ר. ברומלי ופטריק רבנטרוס. אופטימיזציה משוערת קוונטית עם דגימת בוזון גאוס. Physical Review A, 98 (1), יולי 2018. 10.1103/physreva.98.012322.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.98.012322
[3] ליאונרדו בנצ'י, מארק פינגרהות', תומס באביג', כריסטופר אינג וחואן מיגל אררזולה. עגינה מולקולרית עם דגימת בוזון גאוס. Science Advances, 6 (23), יוני 2020א. 10.1126/sciadv.aax1950.
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aax1950
[4] לאונרדו בנצ'י, ניקולס קסדה וחואן מיגל אררזולה. אימון התפלגות דגימת בוזון גאוס. סקירה פיזית 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, Alan Tzitrin, Takaya Matsuura, Daiqin Su, Ben Q. Baragiola, Saikat Guha, Guillaume Dauphinais, et al. שרטוט למחשב קוונטי פוטוני סביל לתקלות. Quantum, 5: 392, 2021. 10.22331/q-2021-02-04-392.
https://doi.org/10.22331/q-2021-02-04-392
[6] קמיל בראדלר, פייר-לוק דאלר-דמרס, פטריק רבנטרוסט, דאיקין סו וכריסטיאן ווידברוק. דגימת בוזון גאוס להתאמה מושלמת של גרפים שרירותיים. Physical Review A, 98 (3), ספטמבר 2018. 10.1103/physreva.98.032310.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.98.032310
[7] קמיל בראדלר, שמואל פרידלנד, ג'וש אייזק, נתן קילורן ודייקין סו. איזומורפיזם גרף ודגימת בוזון גאוס. מטריצות מיוחדות, 9 (1): 166–196, ינואר 2021. 10.1515/spma-2020-0132.
https: / / doi.org/ 10.1515 / spma-2020-0132
[8] תומאס ר. ברומלי, חואן מיגל אררזולה, סוראן ג'האנגירי, ג'וש איזאק, ניקולס קוסדה, אלן ד' גראן, מריה שולד, ג'רמי סווינרטון, זייד זאבנה ונתן קילורן. יישומים של מחשבים קוונטיים פוטוניים לטווח קצר: תוכנות ואלגוריתמים. 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, et al. הגבול ליתרון קוונטי בדגימת בוזון גאוס. התקדמות המדע, 8 (4): eabl9236, 2022. 10.1126/sciadv.abl9236.
https://doi.org/10.1126/sciadv.abl9236
[10] קווין אי קאהיל ורוי ג'יי גלאובר. אופרטורים של צפיפות והתפלגות כמעט הסתברות. 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, Akira Furusawa. חיפוש יעיל לאחור עבור סינתזת מצב קוונטי אופטי. פיזי. Rev. Lett., 128: 240503, יוני 2022. 10.1103/PhysRevLett.128.240503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.240503
[12] כריסטופר סי גרי ופיטר ל. נייט. אופטיקה קוונטית מבוא. הוצאת אוניברסיטת קיימברידג', 2005.
[13] דניאל גוטסמן, אלכסיי קיטאיב וג'ון פרסקיל. קידוד קיוביט במתנד. פיזי. Rev. A, 64: 012310, יוני 2001. 10.1103/PhysRevA.64.012310.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310
[14] קרייג ס. המילטון, רגינה קרוזה, לינדה סנסוני, סוניה ברקהופן, קריסטין זילברהורן ואיגור ג'קס. דגימת בוזון גאוס. פיזי. Rev. Lett., 119: 170501, אוקטובר 2017. 10.1103/PhysRevLett.119.170501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.170501
[15] Joonsuk Huh ו-Man-Hong Yung. דגימת בוזון ויברוני: דגימת בוזון גאוס כללית עבור ספקטרום ויברוני מולקולרי בטמפרטורה סופית. דוחות מדעיים, 7 (1), אוגוסט 2017. 10.1038/s41598-017-07770-z.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-017-07770-z
[16] סוראן ג'האנגירי, חואן מיגל אררזולה, ניקולס קוסדה ונייתן קילורן. תהליכים נקודתיים עם דגימת בוזון גאוס. Physical Review E, 101 (2), פברואר 2020. 10.1103/physreve.101.022134.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreve.101.022134
[17] רג'ינה קרוזה, קרייג ס. המילטון, לינדה סנסוני, סוניה ברקהופן, קריסטין זילברהורן ואיגור ג'קס. מחקר מפורט של דגימת בוזון גאוס. פיזי. Rev. A, 100: 032326, ספטמבר 2019. 10.1103/PhysRevA.100.032326.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.032326
[18] פיליפו מ' מיאטו וניקולס קסדה. אופטימיזציה מהירה של מעגלים אופטיים קוונטיים פרמטרים. 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, יורי אלכסייב, ביל פפרמן וליאנג ג'יאנג. אלגוריתם רשת Tensor להדמיית דגימת בוזון גאוס ניסיוני. arXiv preprint arXiv:2306.03709, 2023. 10.48550/arXiv.2306.03709.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2306.03709
arXiv: 2306.03709
[20] ניקולס קסדה. פרנק-קונדון גורם לפי ספירת התאמות מושלמות של גרפים עם לולאות. כתב העת לפיזיקה כימית, 150 (16): 164113, 2019. 10.1063/1.5086387.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5086387
[21] ניקולאס קסדה, לוק ג'י הלט, ג'וש איזאק, חואן מיגל ארזולה, ריהאנה שהרוקהשאהי, קייסי ר' מאיירס וקרישנה ק' סבאפתיה. הדמיית הכנה ריאליסטית לא-גאוסית. פיזי. Rev. A, 100: 022341, אוגוסט 2019. 10.1103/PhysRevA.100.022341.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022341
[22] Krishna K. Sabapathy, Haoyu Qi, Josh Izaac, וכריסטיאן Weedbrook. ייצור של שערים קוונטיים אוניברסליים פוטוניים משופרים על ידי למידת מכונה. פיזי. Rev. A, 100: 012326, יולי 2019. 10.1103/PhysRevA.100.012326.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.012326
[23] מריה שולד, ויל ברגהולם, כריסטיאן גוגולין, ג'וש איזאק ונתן קילורן. הערכת גרדיאנטים אנליטיים על חומרה קוונטית. פיזי. Rev. A, 99 (3): 032331, 2019. 10.1103/PhysRevA.99.032331.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.032331
[24] מריה שולד, קמיל בראדלר, רוברט ישראל, דאיקין סו ובראג'ש גופט. מדידת הדמיון של גרפים עם דגימת בוזון גאוס. Physical Review A, 101 (3), מרץ 2020. 10.1103/physreva.101.032314.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.101.032314
[25] דאיקין סו, קייסי ר' מאיירס, וקרישנה ק' סבאפתיה. המרה של מצבים גאוסים למצבים שאינם גאוסים באמצעות גלאים הפוסקים מספרי פוטון. פיזי. Rev. A, 100: 052301, נובמבר 2019a. 10.1103/PhysRevA.100.052301.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.052301
[26] דאיקין סו, קייסי ר' מאיירס, וקרישנה ק' סבאפתיה. יצירת מצבים פוטוניים שאינם גאוסים על ידי מדידת מצבים גאוסים מרובי מצבים. arXiv preprint arXiv:1902.02331, 2019b. 10.48550/arXiv.1902.02331.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1902.02331
arXiv: 1902.02331
[27] קאן טאקאזה, ג'ון-איצ'י יושיקאווה, וואריט אסווננט, מאמורו אנדו ואקירה פורוסאווה. יצירת מצבי חתול שרדינגר אופטיים על ידי חיסור פוטון כללי. פיזי. Rev. A, 103: 013710, ינואר 2021. 10.1103/PhysRevA.103.013710.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.013710
[28] קאן טאקאזה, קוסוקה פוקוי, אקיטו קוואסאקי, וואריט אסווננט, מאמורו אנדו, ג'ון-איצ'י יושיקאווה, פיטר ואן לוק ואקירה פורוסאווה. רבייה גאוסית לקידוד קיוביט באור מתפשט. 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. מר חרדל. https:///github.com/XanaduAI/MrMustard, 2022.
https:///github.com/XanaduAI/MrMustard
[30] אילן ציטרין, ג'יי אלי בוראסה, ניקולס סי מניקוצ'י וקרישנה ק' סבאפתיה. התקדמות לקראת חישוב קיוביט מעשי באמצעות קודים משוערים של Gottesman-Kitaev-Preskill. פיזי. Rev. A, 101: 032315, מרץ 2020. 10.1103/PhysRevA.101.032315.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.032315
[31] יואן יאו, פיליפו מ. מיאטו וניקולס קסדה. הייצוג הרקורסי של מכניקת הקוונטים גאוסית. arXiv preprint arXiv:2209.06069, 2022. 10.48550/arXiv.2209.06069.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2209.06069
arXiv: 2209.06069
מצוטט על ידי
[1] Pranav Chandarana, Koushik Paul, Mikel Garcia-de-Andoin, Yue Ban, Mikel Sanz, and Xi Chen, "אלגוריתם אופטימיזציה קוונטית פוטונית נגד דיאבטי", arXiv: 2307.14853, (2023).
הציטוטים לעיל הם מ- מודעות SAO / NASA (עודכן לאחרונה בהצלחה 2023-08-30 03:00:49). הרשימה עשויה להיות שלמה מכיוון שלא כל בעלי האתרים מספקים נתוני ציטוט ראויים ומלאים.
On השירות המוזכר של קרוסרף לא נמצאו נתונים על ציטוט עבודות (ניסיון אחרון 2023-08-30 03:00:47)
מאמר זה מתפרסם בקוונטים תחת התקציב ייחוס Creative Commons 4.0 הבינלאומי (CC BY 4.0) רישיון. זכויות יוצרים נשארות עם בעלי זכויות היוצרים המקוריים כמו המחברים או מוסדותיהם.
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. רכב / רכבים חשמליים, פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- ChartPrime. הרם את משחק המסחר שלך עם ChartPrime. גישה כאן.
- BlockOffsets. מודרניזציה של בעלות על קיזוז סביבתי. גישה כאן.
- מקור: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-08-29-1097/
- :הוא
- :לֹא
- :איפה
- 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
- יכול
- מֵעַל
- תקציר
- גישה
- חֶשְׁבּוֹן
- מוסיף
- מוסיף
- קידום
- התקדמות
- יתרון
- זיקות
- AL
- alex
- אלכסנדר
- אַלגוֹרִיתְם
- אלגוריתמים
- תעשיות
- מאפשר
- an
- אנליטי
- ו
- יישומים
- גישה
- לְהִתְקַרֵב
- ARE
- AS
- At
- אוגוסט
- אוגוסט
- מחבר
- מחברים
- רָחוֹק
- לֶאֱסוֹר
- BE
- הופך להיות
- היה
- לפני
- להיות
- פעמון
- בן
- הצעת חוק
- אבני
- בוזון
- שניהם
- גבול
- לשבור
- בִּניָן
- by
- לחשב
- חישוב
- קיימברידג'
- CAN
- מקרה
- קייסי
- חָתוּל
- מרכז
- לאתגר
- אתגר
- כימי
- חן
- שיקגו
- כריסטין
- כריסטופר
- קודים
- הערה
- המון עם
- השוואה
- להשלים
- מורכב
- מורכבות
- חישוב
- המחשב
- מחשבים
- מחשוב
- המרה
- זכויות יוצרים
- יכול
- ספירה
- קרייג
- מכריע
- כוס
- Daniel
- נתונים
- דרישות
- מַחלָקָה
- מעוצב
- מְפוֹרָט
- זוהה
- איתור
- לדון
- הפצות
- do
- ראוי
- e
- E&T
- תופעות
- יעיל
- יעילות
- מאמץ
- משופר
- לברוח
- במיוחד
- הערכה
- אֲפִילוּ
- קיימים
- ניסיוני
- מעריכי
- צמיחה אקספוננציאלית
- אקספוננציאלית
- נוסף
- גורמים
- משפחה
- מהר
- פבואר
- פבואר 2020
- שדה
- דמויות
- בסופו של דבר
- ראשון
- בעד
- מצא
- החל מ-
- מלא
- ביסודו
- גייטס
- ליצור
- דור
- שיפועים
- גרף
- גרפים
- יותר
- קְבוּצָה
- לגדול
- גדל
- צמיחה
- המילטון
- חומרה
- הרווארד
- יש
- מחזיקים
- אולם
- HTTPS
- i
- אידאל
- if
- תמונה
- יושם
- in
- כלול
- שילוב
- להגדיל
- באופן בלתי נמנע
- ING
- מכון
- מוסדות
- מעניין
- ברמה בינלאומית
- אל תוך
- מבוא
- מבוא
- ישראל
- יאן
- יָנוּאָר
- ינואר 2021
- JavaScript
- ג'ון
- ג'ונס
- כתב עת
- ג'ון
- יולי
- יוני
- אַבִּיר
- גָדוֹל
- גדול יותר
- אחרון
- למידה
- יציאה
- סִפְרִיָה
- רישיון
- אוֹר
- כמו
- לינדה
- רשימה
- קְצָת
- לִטעוֹן
- מכונה
- למידת מכונה
- לעשות
- רב
- צעדה
- מצעד 2020
- maria
- סימן
- חומרים
- max-width
- מאי..
- מדידת
- מכניקה
- זכרון
- מטרולוגיה
- מיכאל
- מצב
- מצבי
- מולקולרי
- חוֹדֶשׁ
- יותר
- המהלך
- נחוץ
- רשת
- חדש
- ניקולא
- לא
- נוֹבֶמבֶּר
- מספר
- אוֹקְטוֹבֶּר
- of
- המיוחדות שלנו
- oh
- on
- ONE
- יחידות
- לפתוח
- קוד פתוח
- מפעילי
- אופטיקה
- אופטימיזציה
- מטב
- מיטוב
- or
- מְקוֹרִי
- שלנו
- ביצועים טובים יותר
- דפים
- מאמר
- פריז
- חלק
- מסוים
- פטריק
- פול
- פיטר
- גופני
- פיזית
- פיסיקה
- מכריע
- מקום
- אפלטון
- מודיעין אפלטון
- אפלטון נתונים
- לְשַׂחֵק
- נקודה
- פוטנציאל
- מעשי
- בדיוק
- הכנה
- מכין
- נוכחות
- ללחוץ
- בעיה
- תהליכים
- הפקה
- התקדמות
- לספק
- לאור
- מוציא לאור
- המו"לים
- Qi
- רִבּוּעִי
- קוונטית
- יתרון קוונטי
- מחשב קוונטי
- מחשבים קוונטיים
- מחשוב קוונטי
- מכניקה קוואנטית
- אופטיקה קוונטית
- קוביט
- R
- רפאל
- במקום
- מוכן
- עולם אמיתי
- מציאותי
- הבין
- רקורסיבי
- אזכור
- לסמוך
- שְׂרִידִים
- החליף
- דוחות לדוגמא
- נציגות
- נדרש
- מחקר
- פתרון
- משאבים
- כבוד
- סקירה
- רוברט
- תפקיד
- רועי
- s
- אותו
- להרחבה
- תוכניות
- מדע
- מדע וטכנולוגיה
- מדעי
- חיפוש
- סֶפּטֶמבֶּר
- לשרת
- ראווה
- דומה
- מידה
- תוכנה
- כמה
- מֶרחָב
- מיוחד
- מדינה
- הברית
- לימוד
- תת-גרפים
- בהצלחה
- כזה
- מַתְאִים
- לעלות
- לְהִתְמוֹדֵד
- לקחת
- טכנולוגיות
- טכנולוגיה
- מֵאֲשֶׁר
- זֶה
- השמיים
- שֶׁלָהֶם
- תיאורטי
- שם.
- אלה
- הֵם
- זֶה
- זמן
- כותרת
- ל
- חלק עליון
- טורונטו
- לקראת
- הדרכה
- פעמים
- תחת
- אוניברסלי
- אוניברסיטה
- אוניברסיטת שיקגו
- מְעוּדכָּן
- כתובת האתר
- us
- להשתמש
- מְשׁוּמָשׁ
- באמצעות
- גירסאות
- כֶּרֶך
- רוצה
- היה
- we
- טוֹב
- מתי
- אשר
- עם
- לְלֹא
- עובד
- xi
- שנה
- יוּאָן
- זפירנט