1Photonics Research Group, INTEC, Univerza v Gentu – imec, Sint-Pietersnieuwstraat 41, 9000 Gent, Belgija
2Télécom Paris in Institut Polytechnique de Paris, LTCI, 20 Place Marguerite Perey, 91120 Palaiseau, Francija
3Xanadu, Toronto, ON, M5G 2C8, Kanada
4Kadanoff Center for Theoretical Physics & Enrico Fermi Institute, Department of Physics, University of Chicago, Chicago, IL 60637
Se vam zdi ta članek zanimiv ali želite razpravljati? Zaslišite ali pustite komentar na SciRate.
Minimalizem
Linearna optična kvantna vezja z detektorji za ločevanje števila fotonov (PNR) se uporabljajo za vzorčenje Gaussovih bozonov (GBS) in za pripravo ne-Gaussovih stanj, kot so stanja Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP), cat in NOON. So ključnega pomena v številnih shemah kvantnega računalništva in kvantnega meroslovja. Klasično optimiziranje vezij z detektorji PNR je zahtevno zaradi njihovega eksponentno velikega Hilbertovega prostora in kvadratno bolj zahtevno ob prisotnosti dekoherence, saj vektorje stanja zamenjajo matrike gostote. Za reševanje tega problema uvajamo družino algoritmov, ki izračunavajo verjetnosti zaznavanja, pogojna stanja (kot tudi njihove gradiente glede na parametrizacijo vezja) s kompleksnostjo, ki je primerljiva s primerom brez šuma. Posledično lahko simuliramo in optimiziramo vezja z dvakrat večjim številom načinov, kot smo jih lahko prej, z uporabo istih virov. Natančneje, za hrupno vezje v načinu $M$ z zaznanimi načini $D$ in nezaznanimi načini $U$ je kompleksnost našega algoritma $O(M^2 prod_{i mskip2mu in mskip2mu U} C_i^2 prod_{ i mskip2mu in mskip2mu D} C_i)$, namesto $O(M^2 prod_{mskip2mu i mskip2mu in mskip2mu D mskip3mu cup mskip3mu U} C_i^2)$, kjer je $C_i$ Fockov izrez načina $i$ . Kot poseben primer naš pristop ponuja polno kvadratno pospešitev za izračun verjetnosti zaznave, saj so v tem primeru zaznani vsi načini. Končno so ti algoritmi implementirani in pripravljeni za uporabo v odprtokodni fotonski optimizacijski knjižnici MrMustard.
Animirane različice nekaterih slik v rokopisu (GIF) so vključene v Dodatno gradivo.
Priljubljen povzetek
Znanstveniki se lahko zanesejo na klasične računalnike za simulacijo in optimizacijo teh vezij. Vendar pa so takšne numerične simulacije v osnovi zahtevne, zlasti ko se velikost vezja povečuje (če bi bilo mogoče kvantna vezja učinkovito simulirati, sploh ne bi mogla preseči klasičnih računalnikov). Natančneje, ko se vezja večajo, se čas, potreben za simulacije, in potreben računalniški pomnilnik eksponentno povečata. Temu se le malo lahko izognemo.
Ta izziv postane še večji, ko se odmaknemo od idealnih vezij in upoštevamo, da del svetlobe neizogibno uide iz vezja. Vključitev takšnih realističnih učinkov k obstoječi eksponentni rasti doda kvadratno povečanje računalniških zahtev. V tem rokopisu predstavljamo novo družino algoritmov, ki lahko upoštevajo takšne učinke iz resničnega sveta brez dodajanja dodatne kvadratne obremenitve. To nam omogoča simulacijo in optimizacijo realističnih vezij z enakim naporom kot idealna.
► BibTeX podatki
► Reference
[1] Juan Miguel Arrazola in Thomas R. Bromley. Uporaba vzorčenja Gaussovih bozonov za iskanje gostih podgrafov. Physical Review Letters, 121 (3), julij 2018. 10.1103/physrevlett.121.030503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.121.030503
[2] Juan Miguel Arrazola, Thomas R. Bromley in Patrick Rebentrost. Kvantna približna optimizacija z vzorčenjem Gaussovih bozonov. Physical Review A, 98 (1), julij 2018. 10.1103/physreva.98.012322.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.98.012322
[3] Leonardo Banchi, Mark Fingerhuth, Tomas Babej, Christopher Ing in Juan Miguel Arrazola. Molekularno spajanje z vzorčenjem Gaussovih bozonov. Science Advances, 6 (23), junij 2020a. 10.1126/sciadv.aax1950.
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aax1950
[4] Leonardo Banchi, Nicolás Quesada in Juan Miguel Arrazola. Učenje distribucij vzorčenja Gaussovih bozonov. Physical Review 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, et al. Načrt za razširljiv fotonski kvantni računalnik, odporen na napake. 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 in Christian Weedbrook. Vzorčenje Gaussovih bozonov za popolno ujemanje poljubnih grafov. Physical Review A, 98 (3), september 2018. 10.1103/physreva.98.032310.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.98.032310
[7] Kamil Brádler, Shmuel Friedland, Josh Izaac, Nathan Killoran in Daiqin Su. Izomorfizem grafa in vzorčenje Gaussovega bozona. Posebne matrice, 9 (1): 166–196, januar 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 in Nathan Killoran. Aplikacije fotonskih kvantnih računalnikov bližnjega časa: programska oprema in algoritmi. Kvantna znanost in tehnologija, 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. Meja za kvantno prednost pri vzorčenju Gaussovih bozonov. Znanost napreduje, 8 (4): eabl9236, 2022. 10.1126/sciadv.abl9236.
https:///doi.org/10.1126/sciadv.abl9236
[10] Kevin E. Cahill in Roy J. Glauber. Operatorji gostote in kvaziverjetnostne porazdelitve. 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 in Akira Furusawa. Učinkovito iskanje za nazaj za sintezo optičnega kvantnega stanja. Phys. Rev. Lett., 128: 240503, junij 2022. 10.1103/PhysRevLett.128.240503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.240503
[12] Christopher C. Gerry in Peter L. Knight. Uvod v kvantno optiko. Cambridge University Press, 2005.
[13] Daniel Gottesman, Aleksej Kitajev in John Preskill. Kodiranje kubita v oscilatorju. Phys. Rev. A, 64: 012310, junij 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 in Igor Jex. Vzorčenje Gaussovega bozona. Phys. Rev. Lett., 119: 170501, oktober 2017. 10.1103/PhysRevLett.119.170501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.170501
[15] Joonsuk Huh in Man-Hong Yung. Vzorčenje vibronskih bozonov: Posplošeno vzorčenje Gaussovih bozonov za molekularne vibronske spektre pri končni temperaturi. Znanstvena poročila, 7 (1), avgust 2017. 10.1038/s41598-017-07770-z.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-017-07770-z
[16] Soran Jahangiri, Juan Miguel Arrazola, Nicolás Quesada in Nathan Killoran. Točkovni procesi z vzorčenjem Gaussovih bozonov. Physical Review E, 101 (2), februar 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 in Igor Jex. Podrobna študija vzorčenja Gaussovih bozonov. Phys. Rev. A, 100: 032326, september 2019. 10.1103/PhysRevA.100.032326.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.032326
[18] Filippo M. Miatto in Nicolás Quesada. Hitra optimizacija parametriziranih kvantnih optičnih vezij. 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, Jurij Aleksejev, Bill Fefferman in Liang Jiang. Algoritem tenzorske mreže za simulacijo eksperimentalnega vzorčenja Gaussovih bozonov. arXiv prednatis 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 faktorizira s štetjem popolnega ujemanja grafov z zankami. 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 in Krishna K. Sabapathy. Simulacija realne priprave ne-Gaussovega stanja. Phys. Rev. A, 100: 022341, avgust 2019. 10.1103/PhysRevA.100.022341.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022341
[22] Krishna K. Sabapathy, Haoyu Qi, Josh Izaac in Christian Weedbrook. Proizvodnja fotonskih univerzalnih kvantnih vrat, izboljšanih s strojnim učenjem. Phys. Rev. A, 100: 012326, julij 2019. 10.1103/PhysRevA.100.012326.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.012326
[23] Maria Schuld, Ville Bergholm, Christian Gogolin, Josh Izaac in Nathan Killoran. Vrednotenje analitičnih gradientov na kvantni strojni opremi. Phys. 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 in Brajesh Gupt. Merjenje podobnosti grafov z vzorčevalnikom Gaussovih bozonov. Physical Review A, 101 (3), marec 2020. 10.1103/physreva.101.032314.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.101.032314
[25] Daiqin Su, Casey R. Myers in Krishna K. Sabapathy. Pretvorba Gaussovih stanj v ne-Gaussova stanja z uporabo detektorjev, ki ločujejo število fotonov. Phys. Rev. A, 100: 052301, november 2019a. 10.1103/PhysRevA.100.052301.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.052301
[26] Daiqin Su, Casey R. Myers in Krishna K. Sabapathy. Generiranje fotonskih ne-Gaussovih stanj z merjenjem večmodnih Gaussovih stanj. arXiv prednatis 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 in Akira Furusawa. Generiranje optičnih Schrödingerjevih mačjih stanj s posplošenim odštevanjem fotonov. Phys. Rev. A, 103: 013710, januar 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 in Akira Furusawa. Gaussovo razmnoževanje za kodiranje kubita v svetlobi, ki se širi. arXiv prednatis arXiv:2212.05436, 2022. 10.48550/arXiv.2212.05436.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2212.05436
arXiv: 2212.05436
[29] Xanadu Quantum Technologies. Gospod Mustard. https:///github.com/XanaduAI/MrMustard, 2022.
https:///github.com/XanaduAI/MrMustard
[30] Ilan Tzitrin, J. Eli Bourassa, Nicolas C. Menicucci in Krishna K. Sabapathy. Napredek v smeri praktičnega računanja qubit z uporabo približnih kod Gottesman-Kitaev-Preskill. Phys. Rev. A, 101: 032315, marec 2020. 10.1103/PhysRevA.101.032315.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.032315
[31] Yuan Yao, Filippo M. Miatto in Nicolás Quesada. Rekurzivna predstavitev Gaussove kvantne mehanike. arXiv prednatis arXiv:2209.06069, 2022. 10.48550/arXiv.2209.06069.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2209.06069
arXiv: 2209.06069
Navedel
[1] Pranav Chandarana, Koushik Paul, Mikel Garcia-de-Andoin, Yue Ban, Mikel Sanz in Xi Chen, »Photonic counterdiabatic quantum optimization algorithm«, arXiv: 2307.14853, (2023).
Zgornji citati so iz SAO / NASA ADS (zadnjič posodobljeno 2023-08-30 03:00:49). Seznam je morda nepopoln, saj vsi založniki ne dajejo ustreznih in popolnih podatkov o citiranju.
On Crossref je navedel storitev ni bilo najdenih podatkov o navajanju del (zadnji poskus 2023-08-30 03:00:47).
Ta dokument je objavljen v Quantumu pod Priznanje avtorstva Creative Commons 4.0 International (CC BY 4.0) licenca. Avtorske pravice ostajajo pri izvirnih imetnikih avtorskih pravic, kot so avtorji ali njihove ustanove.
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- PlatoESG. Avtomobili/EV, Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
- PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
- ChartPrime. Izboljšajte svojo igro trgovanja s ChartPrime. Dostopite tukaj.
- BlockOffsets. Posodobitev okoljskega offset lastništva. Dostopite tukaj.
- vir: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-08-29-1097/
- : je
- :ne
- :kje
- 1
- 10
- 100
- 102
- 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
- Sposobna
- nad
- POVZETEK
- dostop
- Račun
- dodajanje
- Dodaja
- napredovanje
- napredek
- Prednost
- pripadnosti
- AL
- alex
- Alexander
- algoritem
- algoritmi
- vsi
- omogoča
- an
- Analitični
- in
- aplikacije
- pristop
- približno
- SE
- AS
- At
- avgust
- Avgust
- Avtor
- Avtorji
- stran
- b
- Ban
- BE
- postane
- bilo
- pred
- počutje
- Bell
- ben
- Bill
- Bloki
- bozon
- tako
- Break
- Building
- by
- izračun
- izračun
- Cambridge
- CAN
- primeru
- casey
- CAT
- center
- izziv
- izziv
- kemijske
- chen
- Chicago
- Christine
- Christopher
- Kode
- komentar
- Commons
- primerljiva
- dokončanje
- kompleksna
- kompleksnost
- računanje
- računalnik
- računalniki
- računalništvo
- pogojno
- Pretvorba
- avtorske pravice
- bi
- štetje
- Craig
- ključnega pomena
- Pokal
- Daniel
- datum
- de
- zahteve
- To
- gosto
- Gostota
- Oddelek
- zasnovan
- podrobno
- Zaznali
- Odkrivanje
- razpravlja
- Distribucije
- do
- 2
- e
- E&T
- Učinki
- učinkovite
- učinkovito
- prizadevanje
- okrepljeno
- pobegniti
- zlasti
- Eter (ETH)
- ocenjevanje
- Tudi
- obstoječih
- eksperimentalni
- eksponentna
- eksponentna rast
- eksponentno
- dodatna
- dejavniki
- družina
- FAST
- februar
- februar 2020
- Polje
- Številke
- končno
- Najdi
- prva
- za
- je pokazala,
- iz
- polno
- v osnovi
- Gates
- ustvarjajo
- generacija
- gradienti
- graf
- grafi
- več
- skupina
- Grow
- raste
- Rast
- Hamilton
- strojna oprema
- harvard
- Imajo
- imetniki
- Vendar
- HTTPS
- i
- idealen
- if
- slika
- izvajali
- in
- vključeno
- vključujoč
- Povečajte
- neizogibno
- ING
- Inštitut
- Institucije
- Zanimivo
- Facebook Global
- v
- uvesti
- uvodno
- Izrael
- John
- januar
- januar 2021
- JavaScript
- John
- jones
- Revija
- John
- julij
- junij
- Knight
- velika
- večja
- Zadnja
- učenje
- pustite
- Knjižnica
- Licenca
- light
- kot
- Linda
- Seznam
- malo
- obremenitev
- stroj
- strojno učenje
- Znamka
- več
- marec
- march 2020
- maria
- znamka
- materiali
- max širine
- Maj ..
- merjenje
- mehanika
- Spomin
- Meroslovje
- Michael
- način
- načini
- molekularno
- mesec
- več
- premikanje
- potrebna
- mreža
- Novo
- Nicolas
- št
- november
- Številka
- oktober
- of
- Ponudbe
- oh
- on
- ONE
- tiste
- odprite
- open source
- operaterji
- Optična
- optika
- optimizacija
- Optimizirajte
- optimizacijo
- or
- izvirno
- naši
- Izboljšati
- strani
- Papir
- paris
- del
- zlasti
- Patrick
- paul
- popolna
- Peter
- fizično
- Fizično
- Fizika
- ključno
- Kraj
- platon
- Platonova podatkovna inteligenca
- PlatoData
- Predvajaj
- Točka
- potencial
- Praktično
- Ravno
- Priprava
- Pripravlja
- Prisotnost
- pritisnite
- problem
- Procesi
- proizvodnja
- Napredek
- razmnoževalno
- zagotavljajo
- objavljeno
- Založnik
- založnikov
- Qi
- kvadratna
- Kvantna
- kvantna prednost
- Kvantni računalnik
- kvantni računalniki
- kvantno računalništvo
- Kvantna mehanika
- Kvantna optika
- qubit
- R
- Rafael
- precej
- pripravljen
- resnični svet
- realistična
- realizirano
- Rekurzivno
- reference
- zanašajo
- ostanki
- nadomesti
- Poročila
- zastopanje
- obvezna
- Raziskave
- raziskovalne skupine
- reševanje
- viri
- spoštovanje
- pregleda
- ROBERT
- vloga
- roy
- s
- Enako
- razširljive
- sheme
- Znanost
- Znanost in tehnologija
- znanstveno
- Iskalnik
- september
- služijo
- predstavitev
- Podoben
- Velikosti
- Software
- nekaj
- Vesolje
- posebna
- Država
- Države
- študija
- pododstavki
- Uspešno
- taka
- primerna
- preseči
- reševanje
- Bodite
- Tehnologije
- Tehnologija
- kot
- da
- O
- njihove
- Teoretični
- Tukaj.
- te
- jih
- ta
- čas
- Naslov
- do
- vrh
- toronto
- proti
- usposabljanje
- Dvakrat
- pod
- Universal
- univerza
- University of Chicago
- posodobljeno
- URL
- us
- uporaba
- Rabljeni
- uporabo
- različice
- Obseg
- želeli
- je
- we
- Dobro
- kdaj
- ki
- z
- brez
- deluje
- xi
- leto
- Yuan
- zefirnet