By Kenna Hughes-Castleberry geplaatst op 08 maart 2024
IQT's “Journal Club” is een wekelijkse serie artikelen waarin een recent onderzoek op het gebied van kwantumtechnologie wordt ontleed en de impact ervan op het kwantum-ecosysteem wordt besproken. Dit artikel bespreekt een Arxiv papier gepubliceerd door onderzoekers van de Universiteit van Waterloo, de Universiteit van Toronto, Ki3 Photonics Technologies, The Institute for Quantum Computing en het Perimeter Institute, die kijken naar een nieuw kwantumcircuitontwerp om fotonische grafiektoestanden te bepalen, een speciale multi-qubit-toestand vertegenwoordigd door een grafiek.
In een recente krant, Canadese onderzoekers introduceren GraphiQ, een innovatieve open-sourcesoftware die is ontworpen om een revolutie teweeg te brengen in de manier waarop wetenschappers fotonische grafiektoestanden genereren en optimaliseren, cruciaal voor het bevorderen van kwantumcomputers, kwantumcommunicatie en kwantummetrologie. GraphiQ is gebouwd op Python en biedt een uitgebreide toolkit voor onderzoekers en ontwikkelaars voor het simuleren, evalueren en optimaliseren van hybride fotonen-emittercircuits, cruciaal voor het genereren van verstrengelde toestanden in kwantumtechnologietoepassingen.
Wat zijn fotonische grafiektoestanden?
Fotonische grafiektoestanden vertegenwoordigen een geavanceerde en cruciale hulpbron in de kwantuminformatiewetenschap, vooral vanwege hun unieke verstrengelingseigenschappen en veelzijdigheid in kwantumcomputer- en communicatietechnologieën. Deze toestanden zijn samengesteld uit individuele fotonen die verstrikt zijn in een specifieke configuratie die kan worden weergegeven met behulp van de grafentheorie, waarbij hoekpunten fotonen symboliseren en randen de verstrengeling daartussen aanduiden. Deze grafische weergave helpt niet alleen bij het visualiseren van de verstrengelingsstructuur, maar vergemakkelijkt ook het ontwerp en de analyse van kwantumalgoritmen en protocollen.
Het belang van fotonische graftoestanden komt voort uit verschillende sleutelkenmerken. Ze zijn van fundamenteel belang voor de implementatie van op metingen gebaseerde kwantumcomputing (MBQC), een alternatief kwantumcomputerparadigma. In MBQC verloopt de berekening door metingen uit te voeren op een zeer verstrengelde begintoestand, zoals een fotonische grafiektoestand, in plaats van reeksen poorten op qubits toe te passen. Deze aanpak kan de fysieke vereisten voor kwantumcomputers aanzienlijk vereenvoudigen, omdat het de behoefte aan dynamische kwantumpoorten vermindert en het mogelijk maakt dat berekeningen worden gecodeerd in de structuur van de grafiekstatus zelf.
Fotonische graftoestanden zijn ook cruciaal voor de ontwikkeling van kwantumcommunicatienetwerken, waardoor kwantumrepeaters mogelijk zijn en veilig zijn kwantumsleutelverdeling protocollen en circuits die afhankelijk zijn van de robuustheid van de verstrengeling die over het netwerk wordt verspreid. Ten slotte maken hun inherente weerstand tegen bepaalde soorten fouten en het vermogen om complexe kwantumfoutcorrectiecodes te implementeren, fotonische grafiektoestanden tot een waardevol bezit voor het realiseren van fouttolerante quantum computing en het verbeteren van de precisie van quantummetrologietoepassingen.
Uitdagingen van fotonische graftoestanden overwinnen
Fotonische grafiektoestanden worden traditioneel geconfronteerd met uitdagingen bij het genereren ervan, voornamelijk als gevolg van de beperkingen van de coherentietijden van de emitter en de complexiteit van de koppeling. GraphiQ pakt deze uitdagingen direct aan door deterministische benaderingen mogelijk te maken voor het direct genereren van grafieken, waarbij de schaalbaarheidsproblemen van probabilistische methoden worden omzeild. Deze benaderingen, inclusief nieuwe circuitframeworks, zouden kunnen worden uitgebreid om andere soorten kwantumtechnologieën te helpen verbeteren.
Een flexibiliteit in circuitontwerp
GraphiQ valt op door zijn veelzijdigheid in circuitontwerp, waardoor gebruikers kwantumcircuits kunnen simuleren met verschillende ruismodellen en optimalisatiecriteria, waardoor ontwerpen theoretisch verantwoord en haalbaar zijn in experimentele opstellingen in de echte wereld. Het vermogen om onvolkomenheden in het circuit en door de gebruiker gedefinieerde optimalisatiedoelen aan te pakken, maakt het een onmisbaar hulpmiddel voor het ontwerpen van kwantumcircuits die zijn afgestemd op specifieke toepassingen.
De architectuur van het circuitframework is ontworpen met modulariteit en uitbreidbaarheid als kern, waardoor onderzoekers de functionaliteiten ervan eenvoudig kunnen aanpassen en uitbreiden om aan hun unieke behoeften te voldoen. Of het nu gaat om het verkennen van nieuwe kwantumcircuitontwerpen, het evalueren van de prestaties aan de hand van experimentele beperkingen of het optimaliseren voor specifieke statistieken: GraphiQ biedt een robuust platform voor innovatie in de kwantumtechnologie.
Kenna Hughes-Castleberry is de Managing Editor bij Inside Quantum Technology en de Science Communicator bij JILA (een partnerschap tussen de University of Colorado Boulder en NIST). Haar schrijfstijlen omvatten deep tech, quantum computing en AI. Haar werk is te zien in National Geographic, Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica en meer.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/iqts-journal-club-quantum-circuit-design-for-photonic-graph-states/
- : heeft
- :is
- :niet
- :waar
- 08
- 2024
- 500
- 7
- a
- vermogen
- over
- aanpassen
- adressen
- oprukkende
- tegen
- AI
- AIDS
- algoritmen
- Het toestaan
- toestaat
- ook
- alternatief
- Amerikaans
- an
- analyse
- en
- toepassingen
- Het toepassen van
- nadering
- benaderingen
- architectuur
- ZIJN
- dit artikel
- AS
- aanwinst
- At
- attributen
- BE
- beats
- geweest
- tussen
- breaks
- bebouwd
- maar
- by
- CAN
- Canadees
- categorieën
- zeker
- uitdagingen
- club
- codes
- Colorado
- Communicatie
- complex
- ingewikkeldheid
- samengesteld
- uitgebreid
- berekening
- berekeningen
- computergebruik
- Configuratie
- beperkingen
- Kern
- kon
- criteria
- cruciaal
- deep
- Design
- ontworpen
- ontwerpen
- ontwerpen
- Bepalen
- ontwikkelaars
- het ontwikkelen van
- directe
- Onthul Nu
- bespreekt
- verdeeld
- beneden
- twee
- dynamisch
- gemakkelijk
- ecosysteem
- editor
- waardoor
- gecodeerd
- verbeteren
- zorgen
- verstrikking
- fout
- fouten
- schatten
- evalueren
- uitgebreid
- experimenteel
- Verkennen
- verlengen
- Gezicht
- vergemakkelijkt
- uitgelicht
- Tot slot
- Flexibiliteit
- Voor
- fundamentele
- frameworks
- oppompen van
- functionaliteiten
- Gates
- voortbrengen
- het genereren van
- generatie
- geografisch
- Doelen
- diagram
- handvat
- hulp
- haar
- Hoge
- zeer
- Hoe
- HTTPS
- Hybride
- beeld
- Effecten
- uitvoeren
- uitvoering
- belang
- verbeteren
- in
- omvatten
- Inclusief
- onmisbaar
- individueel
- informatie
- inherent
- eerste
- Innovatie
- innovatieve
- binnen
- Binnen Quantum Technologie
- Instituut
- voorstellen
- problemen
- IT
- HAAR
- zelf
- tijdschrift
- sleutel
- beperkingen
- logo
- op zoek
- magazine
- maken
- MERKEN
- beheren
- bederven
- max-width
- maten
- methoden
- Metriek
- Metrologie
- modellen
- meer
- nationaal
- NATUUR
- Noodzaak
- behoeften
- netwerk
- netwerken
- New
- NIST
- Geluid
- of
- Aanbod
- on
- Slechts
- open source
- Open source software
- optimalisatie
- Optimaliseer
- optimaliseren
- or
- Overige
- uit
- Papier
- paradigma
- vooral
- Samenwerking
- prestatie
- uitvoerend
- Fotonen
- Fysiek
- centraal
- platform
- Plato
- Plato gegevensintelligentie
- PlatoData
- geplaatst
- precisie
- in de eerste plaats
- opbrengst
- vastgoed
- protocollen
- biedt
- gepubliceerde
- Python
- Quantum
- kwantumalgoritmen
- quantum computing
- kwantumfoutcorrectie
- kwantuminformatie
- kwantumtechnologie
- qubits
- liever
- echte wereld
- realiseren
- recent
- vermindert
- vertrouwen
- vertegenwoordigen
- vertegenwoordiging
- vertegenwoordigd
- Voorwaarden
- onderzoek
- onderzoekers
- Weerstand
- hulpbron
- revolutioneren
- robuust
- robuustheid
- s
- Schaalbaarheid
- Wetenschap
- wetenschappelijk
- Wetenschapper
- wetenschappers
- beveiligen
- -Series
- verscheidene
- aanzienlijk
- vereenvoudigen
- simuleren
- Software
- geraffineerd
- Geluid
- special
- specifiek
- staat
- Land
- Staten
- stengels
- structuur
- dergelijk
- Pak
- op maat gemaakt
- tech
- Technologies
- Technologie
- neem contact
- dat
- De
- De grafiek
- hun
- Ze
- theorie
- Deze
- ze
- dit
- keer
- naar
- tools
- toolkit
- toronto
- traditioneel
- waar
- types
- unieke
- universiteit-
- gebruikers
- gebruik
- waardevol
- divers
- veelzijdigheid
- rendabel
- per week
- of
- Wikipedia
- Met
- Mijn werk
- het schrijven van
- zephyrnet