1Fotonik Araştırma Grubu, INTEC, Ghent Üniversitesi – imec, Sint-Pietersnieuwstraat 41, 9000 Ghent, Belçika
2Télécom Paris ve Institut Polytechnique de Paris, LTCI, 20 Yer Marguerite Perey, 91120 Palaiseau, Fransa
3Xanadu, Toronto, AÇIK, M5G 2C8, Kanada
4Kadanoff Teorik Fizik Merkezi ve Enrico Fermi Enstitüsü, Fizik Bölümü, Chicago Üniversitesi, Chicago, IL 60637
Bu makaleyi ilginç mi buldunuz yoksa tartışmak mı istiyorsunuz? SciRate'e çığlık at veya yorum bırak.
Özet
Foton numarası çözümleme (PNR) dedektörlerine sahip doğrusal optik kuantum devreleri, hem Gauss Boson Örneklemesi (GBS) hem de Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP), cat ve NOON durumları gibi Gauss olmayan durumların hazırlanması için kullanılır. Kuantum hesaplama ve kuantum metrolojisinin birçok şemasında çok önemlidirler. Devreleri PNR dedektörleriyle klasik olarak optimize etmek, üstel olarak büyük Hilbert uzaylarından dolayı zordur ve durum vektörlerinin yerini yoğunluk matrisleri aldığından eşevresizliğin varlığında ikinci dereceden daha zordur. Bu problemin üstesinden gelmek için, gürültüsüz durumla karşılaştırılabilir bir karmaşıklıkla algılama olasılıklarını, koşullu durumları (aynı zamanda devre parametrelendirmelerine göre gradyanlarını) hesaplayan bir algoritma ailesi sunuyoruz. Sonuç olarak, aynı kaynakları kullanarak devreleri önceden yapabildiğimizin iki katı sayıda modla simüle edebilir ve optimize edebiliriz. Daha kesin olarak, algılanan modları $D$ ve algılanmayan modları $U$ olan $M$ modlu gürültülü bir devre için, algoritmamızın karmaşıklığı $O(M^2 prod_{i mskip2mu in mskip2mu U} C_i^2 prod_{ i mskip2mu in mskip2mu D} C_i)$, $O(M^2 prod_{mskip2mu i mskip2mu in mskip2mu D mskip3mu cup mskip3mu U} C_i^2)$ yerine, burada $C_i$, $i$ modunun Fock kesme noktasıdır . Özel bir durum olarak, yaklaşımımız, tespit olasılıklarının hesaplanması için tam ikinci dereceden bir hızlanma sunar; bu durumda tüm modlar tespit edilir. Son olarak bu algoritmalar açık kaynaklı fotonik optimizasyon kütüphanesi MrMustard'da uygulanır ve kullanıma hazır hale gelir.
Taslaktaki bazı şekillerin (GIF'ler) animasyonlu versiyonları Ek Malzemeler'e dahil edilmiştir.
Popüler özet
Bilim insanları bu devreleri simüle etmek ve optimize etmek için klasik bilgisayarlara güvenebilirler. Bununla birlikte, bu tür sayısal simülasyonlar, özellikle devrenin boyutu büyüdükçe, temelde zorlu hale geliyor (eğer kuantum devreleri verimli bir şekilde simüle edilebilseydi, ilk etapta klasik bilgisayarlardan daha iyi performans gösteremezlerdi). Daha doğrusu, devreler büyüdükçe hem simülasyonlar için gereken süre hem de gerekli bilgisayar belleği katlanarak artıyor. Bundan kaçmak için yapılabilecek çok az şey var.
İdeal devrelerden uzaklaştığımızda ve ışığın bir kısmının kaçınılmaz olarak devreden kaçtığını hesaba kattığımızda bu zorluk daha da büyüyor. Bu tür gerçekçi efektlerin dahil edilmesi, mevcut üstel büyümenin üzerine hesaplama taleplerinde ikinci dereceden bir artış ekler. Bu yazıda, ekstra ikinci dereceden yük eklemeden bu tür gerçek dünya etkilerini hesaba katabilen yeni bir algoritma ailesi tanıtıyoruz. Bu, gerçekçi devreleri ideal olanlarla aynı çabayla simüle etmemize ve optimize etmemize olanak tanır.
► BibTeX verileri
► Referanslar
[1] Juan Miguel Arrazola ve Thomas R. Bromley. Yoğun alt grafikleri bulmak için Gauss bozonu örneklemesini kullanma. Physical Review Letters, 121 (3), Temmuz 2018. 10.1103/physrevlett.121.030503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.121.030503
[2] Juan Miguel Arrazola, Thomas R. Bromley ve Patrick Rebentrost. Gauss bozonu örneklemesi ile kuantum yaklaşık optimizasyonu. Physical Review A, 98 (1), Temmuz 2018. 10.1103/physreva.98.012322.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.98.012322
[3] Leonardo Banchi, Mark Fingerhuth, Tomas Babej, Christopher Ing ve Juan Miguel Arrazola. Gauss bozonu örneklemesi ile moleküler kenetlenme. Science Advances, 6 (23), Haziran 2020a. 10.1126/sciadv.aax1950.
https://doi.org/10.1126/sciadv.aax1950
[4] Leonardo Banchi, Nicolás Quesada ve Juan Miguel Arrazola. Gauss bozonu örnekleme dağılımlarının eğitimi. Fiziksel İnceleme 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 Dauphinais ve diğerleri. Ölçeklenebilir bir fotonik hataya dayanıklı kuantum bilgisayar taslağı. 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 ve Christian Weedbrook. Rastgele grafiklerin mükemmel eşleşmesi için Gauss bozonu örneklemesi. Physical Review A, 98 (3), Eylül 2018. 10.1103/physreva.98.032310.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.98.032310
[7] Kamil Brádler, Shmuel Friedland, Josh Izaac, Nathan Killoran ve Daiqin Su. Grafik izomorfizmi ve Gauss bozon örneklemesi. Özel Matrisler, 9 (1): 166–196, Ocak 2021. 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 ve Nathan Killoran. Yakın vadeli fotonik kuantum bilgisayarların uygulamaları: yazılım ve algoritmalar. Kuantum Bilimi ve Teknolojisi, 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, ve diğerleri. Gauss bozonu örneklemesinde kuantum avantajının sınırı. Bilim ilerlemeleri, 8 (4): eabl9236, 2022. 10.1126/sciadv.abl9236.
https:///doi.org/10.1126/sciadv.abl9236
[10] Kevin E. Cahill ve Roy J. Glauber. Yoğunluk operatörleri ve yarı olasılık dağılımları. 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 ve Akira Furusawa. Optik kuantum durum sentezi için verimli geriye dönük arama. Fizik. Rev. Lett., 128: 240503, Haziran 2022. 10.1103/PhysRevLett.128.240503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.240503
[12] Christopher C. Gerry ve Peter L. Knight. Giriş kuantum optiği. Cambridge Üniversitesi Yayınları, 2005.
[13] Daniel Gottesman, Alexei Kitaev ve John Preskill. Bir osilatörde bir kübitin kodlanması. Fizik. Rev. A, 64: 012310, Haziran 2001. 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 ve Igor Jex. Gauss bozonu örneklemesi. Fizik. Rev. Lett., 119: 170501, Ekim 2017. 10.1103/PhysRevLett.119.170501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.170501
[15] Joonsuk Huh ve Man-Hong Yung. Vibronik bozon örneklemesi: Sonlu sıcaklıkta moleküler vibronik spektrumlar için genelleştirilmiş Gauss bozonu örneklemesi. Bilimsel Raporlar, 7 (1), Ağustos 2017. 10.1038/s41598-017-07770-z.
HTTPS: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-017-07770-z
[16] Soran Jahangiri, Juan Miguel Arrazola, Nicolás Quesada ve Nathan Killoran. Gauss bozon örneklemesi ile nokta süreçleri. Physical Review E, 101 (2), Şubat 2020. 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 ve Igor Jex. Gauss bozonu örneklemesinin ayrıntılı çalışması. Fizik. Rev. A, 100: 032326, Eylül 2019. 10.1103/PhysRevA.100.032326.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.032326
[18] Filippo M. Miatto ve Nicolás Quesada. Parametrelendirilmiş kuantum optik devrelerin hızlı optimizasyonu. 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, Yuri Alexeev, Bill Fefferman ve Liang Jiang. Deneysel Gauss bozonu örneklemesini simüle etmek için tensör ağı algoritması. arXiv ön baskı 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, grafiklerin döngülerle mükemmel eşleşmelerini sayarak faktörlere sahiptir. 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 ve Krishna K. Sabapathy. Gerçekçi Gaussian olmayan durum hazırlığının simülasyonu. Fizik. Rev. A, 100: 022341, Ağustos 2019. 10.1103/PhysRevA.100.022341.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022341
[22] Krishna K. Sabapathy, Haoyu Qi, Josh Izaac ve Christian Weedbrook. Makine öğrenimi ile geliştirilmiş fotonik evrensel kuantum kapılarının üretimi. Fizik. Rev. A, 100: 012326, Temmuz 2019. 10.1103/PhysRevA.100.012326.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.012326
[23] Maria Schuld, Ville Bergholm, Christian Gogolin, Josh Izaac ve Nathan Killoran. Kuantum donanımında analitik gradyanların değerlendirilmesi. Fizik. 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 ve Brajesh Gupt. Gauss bozonu örnekleyiciyle grafiklerin benzerliğinin ölçülmesi. Fiziksel İnceleme A, 101 (3), Mart 2020. 10.1103/physreva.101.032314.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.101.032314
[25] Daiqin Su, Casey R. Myers ve Krishna K. Sabapathy. Foton sayısı çözümleyici dedektörler kullanılarak Gauss durumlarının Gauss olmayan durumlara dönüştürülmesi. Fizik. Rev. A, 100: 052301, Kasım 2019a. 10.1103/PhysRevA.100.052301.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.052301
[26] Daiqin Su, Casey R. Myers ve Krishna K. Sabapathy. Çok modlu Gauss durumlarını ölçerek fotonik Gauss olmayan durumların üretilmesi. arXiv ön baskı 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 ve Akira Furusawa. Genelleştirilmiş foton çıkarma yoluyla optik Schrödinger kedisi durumlarının üretilmesi. Fizik. Rev. A, 103: 013710, Ocak 2021. 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 ve Akira Furusawa. Yayılan ışıkta bir kubiti kodlamak için Gauss yetiştirme. arXiv ön baskı arXiv:2212.05436, 2022. 10.48550/arXiv.2212.05436.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.05436
arXiv: 2212.05436
[29] Xanadu Kuantum Teknolojileri. Bay Mustard. https:///github.com/XanaduAI/MrMustard, 2022.
https:///github.com/XanaduAI/MrMustard
[30] Ilan Tzitrin, J. Eli Bourassa, Nicolas C. Menicucci ve Krishna K. Sabapathy. Yaklaşık Gottesman-Kitaev-Preskill kodlarını kullanarak pratik kubit hesaplamasına doğru ilerleme. Fizik. Rev. A, 101: 032315, Mart 2020. 10.1103/PhysRevA.101.032315.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.032315
[31] Yuan Yao, Filippo M. Miatto ve Nicolás Quesada. Gauss kuantum mekaniğinin yinelemeli gösterimi. arXiv ön baskısı arXiv:2209.06069, 2022. 10.48550/arXiv.2209.06069.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2209.06069
arXiv: 2209.06069
Alıntılama
[1] Pranav Chandarana, Koushik Paul, Mikel Garcia-de-Andoin, Yue Ban, Mikel Sanz ve Xi Chen, "Fotonik karşı diyabatik kuantum optimizasyon algoritması", arXiv: 2307.14853, (2023).
Yukarıdaki alıntılar SAO / NASA REKLAMLARI (son başarıyla 2023-08-30 03:00:49) güncellendi. Tüm yayıncılar uygun ve eksiksiz alıntı verisi sağlamadığından liste eksik olabilir.
On Crossref'in alıntı yaptığı hizmet alıntı yapma çalışmaları ile ilgili veri bulunamadı (son deneme 2023-08-30 03:00:47).
Bu Makale, Quantum'da Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası (CC BY 4.0) lisans. Telif hakkı, yazarlar veya kurumları gibi orijinal telif hakkı sahiplerine aittir.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. Otomotiv / EV'ler, karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- ChartPrime. Ticaret Oyununuzu ChartPrime ile yükseltin. Buradan Erişin.
- Blok Ofsetleri. Çevre Dengeleme Sahipliğini Modernleştirme. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-08-29-1097/
- :dır-dir
- :olumsuzluk
- :Neresi
- 1
- 10
- 100
- 11
- 12
- 121
- 13
- 14
- İNDİRİM
- 150
- 16
- 17
- 19
- 20
- 2001
- 2005
- 2017
- 2018
- 2019
- 2020
- 2021
- 2022
- 2023
- 22
- 23
- 24
- 25
- İNDİRİM
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 49
- 7
- 8
- 9
- 98
- a
- Yapabilmek
- yukarıdaki
- ÖZET
- erişim
- Hesap
- ekleme
- Ekler
- gelişme
- gelişmeler
- avantaj
- bağlantıları
- AL
- alex
- Alexander
- algoritma
- algoritmalar
- Türkiye
- veriyor
- an
- Analitik
- ve
- uygulamaları
- yaklaşım
- yaklaşık
- ARE
- AS
- At
- Ağustos
- Ağustos
- yazar
- Yazarlar
- uzakta
- Yasak
- BE
- olur
- olmuştur
- önce
- olmak
- Çan
- ben
- Fatura
- Blokları
- bozonu
- her ikisi de
- sınır
- mola
- bina
- by
- hesaplamak
- hesaplanması
- Cambridge
- CAN
- dava
- Casey
- KEDİ
- Merkez
- meydan okuma
- zor
- kimyasal
- chen
- Chicago
- Christine
- Christopher
- kodları
- yorum Yap
- Avam
- karşılaştırılabilir
- tamamlamak
- karmaşık
- karmaşıklık
- hesaplama
- bilgisayar
- bilgisayarlar
- bilgisayar
- Dönüştürme
- telif hakkı
- olabilir
- sayma
- Craig
- çok önemli
- Fincan
- Daniel
- veri
- talepleri
- bölüm
- tasarlanmış
- detaylı
- algılandı
- Bulma
- tartışmak
- Dağılımlar
- do
- gereken
- e
- E&T
- etkileri
- verimli
- verimli biçimde
- çaba
- gelişmiş
- kaçış
- özellikle
- değerlendirilmesi
- Hatta
- mevcut
- deneysel
- üstel
- Üstel Büyüme
- katlanarak
- ekstra
- faktörler
- aile
- HIZLI
- Şubat
- Şubat 2020
- alan
- rakamlar
- Nihayet
- bulmak
- Ad
- İçin
- bulundu
- itibaren
- tam
- esasen
- Gates,
- oluşturmak
- nesil
- gradyanları
- grafik
- grafikler
- büyük
- grup
- Büyümek
- Büyür
- Büyüme
- Hamilton
- donanım
- Harvard
- Var
- sahipleri
- Ancak
- HTTPS
- i
- ideal
- if
- görüntü
- uygulanan
- in
- dahil
- birleşmeyle
- Artırmak
- kaçınılmaz
- ING
- Enstitü
- kurumları
- ilginç
- Uluslararası
- içine
- tanıtmak
- tanıtıcı
- Israil
- Ara
- Ocak
- Ocak 2021
- JavaScript
- John
- Jones
- dergi
- John
- Temmuz
- Haziran
- Şövalye
- büyük
- büyük
- Soyad
- öğrenme
- Ayrılmak
- Kütüphane
- Lisans
- ışık
- sevmek
- linda
- Liste
- küçük
- yük
- makine
- makine öğrenme
- yapmak
- çok
- Mart
- mart 2020
- maria
- işaret
- malzemeler
- maksimum genişlik
- Mayıs..
- ölçme
- mekanik
- Bellek
- Metroloji
- Michael
- Moda
- modları
- moleküler
- Ay
- Daha
- hareket
- gerekli
- ağ
- yeni
- nicolas
- yok hayır
- Kasım
- numara
- Ekim
- of
- Teklifler
- oh
- on
- ONE
- olanlar
- açık
- açık kaynak
- operatörler
- optik
- optimizasyon
- optimize
- optimize
- or
- orijinal
- bizim
- daha iyi çalmak
- sayfaları
- kâğıt
- Paris
- Bölüm
- belirli
- patrick
- Paul
- MÜKEMMEL OLAN YERİ BULUN
- Peter
- fiziksel
- fiziksel olarak
- Fizik
- asıl
- yer
- Platon
- Plato Veri Zekası
- PlatoVeri
- OYNA
- Nokta
- potansiyel
- Pratik
- tam
- hazırlık
- hazırlar
- varlık
- basın
- Sorun
- Süreçler
- üretim
- Ilerleme
- sağlamak
- yayınlanan
- yayımcı
- Yayıncılar
- Qi
- ikinci dereceden
- Kuantum
- kuantum avantajı
- Kuantum Bilgisayar
- kuantum bilgisayarlar
- kuantum hesaplama
- Kuantum Mekaniği
- kuantum optiği
- qubit
- R
- Rafael
- daha doğrusu
- hazır
- Gerçek dünya
- реалистичный,en
- fark
- Recursive
- referanslar
- güvenmek
- kalıntılar
- yerine
- Raporlar
- temsil
- gereklidir
- araştırma
- çözme
- Kaynaklar
- saygı
- yorum
- ROBERT
- Rol
- roy
- s
- aynı
- ölçeklenebilir
- şemaları
- Bilim
- Bilim ve Teknoloji
- bilimsel
- Ara
- Eylül
- hizmet vermek
- vitrin
- benzer
- beden
- Yazılım
- biraz
- uzay
- özel
- Eyalet
- Devletler
- Ders çalışma
- alt grafikler
- Başarılı olarak
- böyle
- uygun
- aşmak
- ele almak
- Bizi daha iyi tanımak için
- Teknolojileri
- Teknoloji
- göre
- o
- The
- ve bazı Asya
- teorik
- Orada.
- Bunlar
- onlar
- Re-Tweet
- zaman
- Başlık
- için
- üst
- toronto
- karşı
- Eğitim
- Iki kere
- altında
- Evrensel
- üniversite
- Chicago Üniversitesi
- güncellenmiş
- URL
- us
- kullanım
- Kullanılmış
- kullanma
- sürümler
- hacim
- istemek
- oldu
- we
- İYİ
- ne zaman
- hangi
- ile
- olmadan
- çalışır
- xi
- yıl
- Yuan
- zefirnet